Les technologies de l’information sont directement concernées par l’informatique quantique, tout autant que les secteurs d’activités qu’elles adressent.
Puissance de calcul, résolution complexe et sécurité ne sont que les nouvelles fonctionnalités de cette technologie.
Face à l’investissement nécessaire pour exploiter ce potentiel, Groupe ANTARES aborde également les doutes ainsi que la valeur à en attendre.
Voici ce qu’il faut savoir sur l’ordinateur quantique.
1. Secteurs des équipements informatiques
La fabrication d’ordinateurs est le plus petit segment des activités sur le marché des équipements informatiques avec moins de 200 entreprises et 676 mns €.
Cependant, elle en exporte tout de même 340 mns €.
En regardant de plus près, le segment des composants et cartes électroniques est beaucoup plus développé.
Avec 650 entreprises, les composants et cartes électroniques réalise 9 mds € dont 64% à l’export.
Les débouchés du quantique étant liés au bigdata, on s‘attend à des investissements au regard de l’intérêt croissant des entreprises pour l’intelligence artificielle.
En tête de liste. figurent les secteurs disposant de beaucoup de données :
- les technologies de l’information,
- l’immobilier,
- l’énergie,
- la finance assurance.
63% au moins des entreprises de chacun de ces secteurs va développer l’IA à terme.
2. Quel est le principe de l’ordinateur quantique ?
Les ordinateurs quantiques fonctionnent en exploitant les principes de la mécanique quantique pour effectuer des calculs de manière radicalement différente des ordinateurs classiques.
Voici une explication simplifiée du fonctionnement d’un ordinateur quantique :
Qubits
Contrairement aux bits classiques d’un ordinateur traditionnel qui représentent des 0 ou des 1, les qubits (quantum bits) d’un ordinateur quantique peuvent exister dans un état de superposition, représentant à la fois des 0 et des 1 simultanément.
La superposition quantique permet aux qubits d’effectuer des calculs sur de multiples valeurs en parallèle, offrant un potentiel de calcul massivement parallèle.
Intrication
Les qubits quantiques peuvent également être intriqués, c’est-à-dire que l’état de deux qubits intriqués devient lié, quelle que soit la distance qui les sépare.
L’intrication quantique permet de réaliser des opérations entre qubits de manière coordonnée, ce qui est essentiel pour de nombreux algorithmes quantiques.
Circuit quantique
Les circuits quantiques sont les blocs de construction fondamentaux des ordinateurs quantiques, permettant de réaliser des opérations logiques et mathématiques sur les qubits en exploitant les principes de la mécanique quantique.
La conception, l’optimisation et l’exécution des circuits quantiques sont des aspects clés du développement de l’informatique quantique et de la réalisation de ses promesses révolutionnaires en matière de calcul.
Mesure quantique
Lorsque les qubits d’un ordinateur quantique sont mesurés, leur état quantique probabiliste se réduit à un état classique déterministe (0 ou 1).
Les résultats d’une mesure quantique peuvent être utilisés pour obtenir des informations sur le calcul quantique en cours, mais cette mesure peut également perturber l’état quantique des qubits.
Algorithmes quantiques
Ces ordinateurs exécutent des algorithmes quantiques spécialement conçus pour tirer parti des propriétés quantiques des qubits, offrant des avantages de vitesse et d’efficacité pour résoudre certains problèmes difficiles, tels que la factorisation d’entiers ou l’optimisation combinatoire.
Un ordinateur quantique exploite l’ensemble de ces ressources grâce à la programmation quantique et ses capacités révolutionnaires.
3. Quels problèmes pose l’ordinateur quantique ?
Les ordinateurs quantiques offrent des perspectives révolutionnaires en matière de calcul et de résolution de problèmes complexes, mais ils posent également plusieurs défis et problèmes à prendre en compte.
Voici quelques-uns des principaux problèmes posés par les ordinateurs quantiques :
Fragilité quantique et erreur
Les qubits quantiques sont extrêmement sensibles à leur environnement et peuvent être perturbés par :
- des interférences externes,
- des vibrations,
- des fluctuations thermiques.
Cela peut entraîner des erreurs quantiques et une décohérence rapide des qubits, affectant la fiabilité des calculs quantiques.
Correction d’erreurs quantiques
Les erreurs quantiques sont inévitables en raison de la fragilité des qubits. La correction d’erreurs quantiques est un défi majeur pour garantir la précision des calculs et maintenir la cohérence des résultats sur des systèmes quantiques à grande échelle.
Évolutivité
Construire des ordinateurs quantiques à grande échelle avec des centaines voire des milliers de qubits est un défi technique majeur :
- mettre à l’échelle les systèmes quantiques,
- maintenir de la cohérence des qubits,
- minimiser les interférences.
Décohérence
La décohérence, c’est-à-dire la perte de cohérence quantique dans un système, peut se produire rapidement en raison des interactions avec l’environnement. Cela limite le temps pendant lequel les qubits peuvent maintenir un état de superposition, ce qui entrave la réalisation de calculs quantiques complexes.
Programmation quantique
Le développement et la programmation d’algorithmes quantiques efficaces nécessitent une compréhension approfondie des concepts quantiques.
Les langages de programmation quantique spécifiques et les outils nécessaires pour concevoir des circuits quantiques optimisés sont un domaine de recherche pour les développeurs.
Interférences de lecture
Les processus de mesure des qubits pour lire les résultats des calculs quantiques peuvent perturber leur état quantique et introduire des erreurs.
Gérer les interférences de lecture tout en obtenant des résultats précis constitue un défi pour les systèmes quantiques.
Coût et infrastructure
La construction et l’exploitation d’ordinateurs quantiques nécessitent des infrastructures complexes et coûteuses.
La nécessité de maintenir des conditions de fonctionnement extrêmement contrôlées, telles que des températures extrêmement basses, ajoute des coûts significatifs à la création et à l’exploitation de systèmes quantiques.
4. Quelles applications développer avec l’ordinateur quantique ?
L’ordinateur quantique ouvre la voie à une multitude d’applications potentielles dans divers domaines, en exploitant les capacités uniques offertes par le calcul quantique pour résoudre des problèmes complexes de manière plus efficace que les ordinateurs traditionnels.
Voici quelques-unes des applications prometteuses :
Cryptographie quantique
L’ordinateur quantique pourrait révolutionner le domaine de la cryptographie en permettant la mise en place de protocoles de sécurité quantique inviolables, tels que la distribution de clés quantiques et le chiffrement quantique, qui garantissent la confidentialité des communications.
Optimisation et calcul de graphes
Les ordinateurs quantiques sont particulièrement adaptés pour résoudre des problèmes d’optimisation complexes et calculer efficacement des graphes massifs, ce qui pourrait avoir des applications dans la logistique, la planification des réseaux et la recherche opérationnelle.
Intelligence artificielle
L’ordinateur quantique pourrait améliorer les capacités des systèmes d’intelligence artificielle en permettant des calculs plus rapides pour l’entraînement de modèles, l’optimisation de réseaux de neurones ou la résolution de problèmes de reconnaissance de motifs complexes.
Finance quantique
Les algorithmes quantiques pourraient être appliqués à des tâches telles que la modélisation de risques financiers, l’optimisation de portefeuille, la détection de fraudes ou la simulation de marchés pour améliorer les décisions financières et la gestion des risques.
Optimisation de processus industriels
Les ordinateurs quantiques pourraient être utilisés pour optimiser des processus industriels complexes, tels que :
- la planification de la chaîne d’approvisionnement,
- la conception de circuits électroniques,
- les simulations de flux de production.
Sécurité des réseaux
Les ordinateurs quantiques pourraient contribuer à renforcer la sécurité des réseaux en développant des techniques de cryptographie post-quantique pour contrer les attaques potentielles des ordinateurs quantiques sur les systèmes actuellement sécurisés par des algorithmes classiques.
Ces applications ne représentent qu’un aperçu des nombreuses possibilités offertes par l’ordinateur quantique.
L’évolution continue de la technologie quantique et la recherche dans ce domaine contribueront à développer de nouvelles applications innovantes qui pourraient avoir un impact significatif dans de nombreux domaines scientifiques, industriels et technologiques.
