L'informatique quantique est-elle prête pour le monde réel ?

IDC prévoit que d'ici 2023 25% des 520 premières entreprises américaines tireront un avantage compétitif de l'usage de l'informatique quantique. Illustration : D.R.

IDC prévoit que d'ici 2023 25% des 520 premières entreprises américaines tireront un avantage compétitif de l'usage de l'informatique quantique. Illustration : D.R.

Alors que les poids lourds de l'industrie IT luttent pour la suprématie quantique, une récente étude d'IDC fait le point sur l'avancement de cette technologie et explique pourquoi son application effective dans les entreprises est imminente.

IDC prévoit que d'ici 2023 25% des 520 premières entreprises américaines tireront un avantage compétitif de l'usage de l'informatique quantique. La prédiction est audacieuse, étant donné que jusqu'ici les exemples de sa mise en oeuvre concrète sont extrêmement rares. Cependant, l'intérêt certain de l'industrie IT pour cette technologie donne de la crédibilité aux projections du cabinet d'études. Lors du dernier CES de Las Vegas (7 au 10 janvier 2020), ce ne sont pas les derniers smartphones, ni les accessoires connectés ou encore les technologies de conduites autonomes qui ont fait le buzz. Ils se sont fait voler la vedette par une puissance de calcul sans précédent basée sur un domaine de la physique quantique qu'Albert Einstein décrivait comme « une action effrayante à distance ».

Si l'informatique quantique n'a pas encore été utilisée pour résoudre des problèmes planétaires comme la pandémie de Covid-19, il s'agit exactement du type d'enjeu auquel elle a le potentiel de répondre. Ce potentiel va bientôt s'exprimer dans la réalité, selon IBM qui fait partie de la poignée de fournisseurs menant la charge quantique. « L'informatique quantique va devenir réalité durant la décennie en cours », déclare Katie Pizzolato, directrice d'IBM QStart. C'est pour cette raison, indique-t-elle, qu'il est important de sortir l'informatique des laboratoires pour la porter à la connaissance du public.

Des entreprises telles que Google, Microsoft, D-Wave et Regetti sont également désireuses de faire avancer l'informatique quantique. Et, selon le récent rapport d'IDC intitulé « Quantum Computing Adoption Trends », la technologie prend déjà de l'essor. A en croire les déclarations des 520 responsables IT et métiers, les budgets dédiés à l'informatique quantique et à sa mise en oeuvre vont progresser pour atteindre 7 à 10% de ceux alloués aux infrastructures IT d'ici deux ans. En 2019, ils ne représentaient que 2% des dépenses prévues dans ce domaines par une poignée d'entreprises, quand ils n'étaient pas tout simplement inexistants chez d'autres.

Les répondants à l'étude d'IDC ont clairement indiqué ce sur quoi ils focalisent leur attention : 65% d'ente eux vont utiliser de l'informatique quantique délivrée dans le cloud ; 45% prévoient d'utiliser des algorithmes quantiques (ce qui inclue des simulateurs, des optimisations, de l'intelligence artificielle, du machine learning et du deep learning) ; des réseaux quantiques (44%) ; de l'informatique quantique hybride (40%) ; de la cryptographie quantique (33%).

Pourquoi les entreprises veulent exploiter l'informatique quantique

Heather West, analyste chez IDC et co-auteur de l'étude, indique que l'informatique quantique excelle dans la résolution de problèmes complexes où le nombre de données à traiter est gigantesque. Les sujets sur lesquels son usage va initialement se focaliser sont l'intelligence artificielle, la business intelligence, et les problématiques globales de productivité et d'efficacité. « Très peu d'entreprises ont effectivement mis en oeuvre l'informatique quantique, confirme Heather West. Les compétences nécessaires sont très pointues et peu de personnes comprennent réellement le sujet. » L'analyste ajoute que nous sommes toujours en phase d'expérimentation avec les algorithmes, tandis que les entreprises cherchent également à relever des défis comme les coûts, la sécurité et les transferts de données en lien avec l'informatique quantique. Il n'en demeure pas moins que des cas d'usage existent déjà dans des secteurs comme l'industrie et la finance. Pour le moment, l'emphase est mise sur comment optimiser les processus. Dans le futur, néanmoins, l'informatique quantique sera appliquée à des problèmes plus vastes comme la façon d'aborder le changement climatique ou encore soigner certaines maladies.

Comme le dit Heather West, le développement de l'informatique quantique fait face à plusieurs défis : la limitation des compétences et des ressources disponibles, les coûts, la sécurité, le transfert des données... Toutes ces difficultés font qu'il n'est pas étonnant que les grands noms de l'industrie IT ressortent en priorité dans la bouche des décideurs lorsqu'ils s'agit de sélectionner des fournisseurs capables de supporter des initiatives en rapport avec les technologies quantiques dans les entreprises. Google est cité en tête par 37% des répondants, suivi par Microsoft (32%), IBM (27%) et Intel (23%).

Comprendre l'informatique quantique

Ce qui rend l'informatique quantique plus puissante que l'informatique classique est que plutôt que de reposer sur des bits (c'est-à-dire des 1 ou des 0) elle utilise des qubits. Ces derniers permettent de traiter plus de données parce qu'il peuvent exister simultanément en combinaisons multiples de 1 et de 0 (appelées superpositions) traitant un nombre très important de résultats.  En outre, les paires de qubits peuvent être entremêlées. Cet entremêlement est ce qui fait la puissance des ordinateurs quantiques. Et, ce qui rend la chose encore plus intrigante est que personne ne sait comme - ou pourquoi - cela fonctionne. D'où la description « d'une action effrayante à distance » faite par Einstein. Dans l'informatique classique, multiplier par deux le nombre de bits donne, comme on peut s'y attendre, une puissance de calcul multipliée par deux. En Informatique Quantique, grâce à l'entremêlement, ajouter plus de qubits fait augmenter la puissance de calcul de façon exponentielle. Si ce potentiel de calcul constitue un point positif pour les qubits, leur nature fragile est le revers de la médaille. « Les qubits ne naissent pas tous égaux », résume Katie Pizzolato. Les qubits sont imprévisibles et sensibles aux bruits environnementaux et aux erreurs. Après une erreur, ils retombent à l'état binaire de 0 et de 1. De fait, plus le calcul s'effectue longtemps sans erreur, plus sa précision est bonne. Le but est donc de protéger les qubits contre les erreurs pour régler les problèmes les plus compliqués.

A quel point ces erreurs sont-elles courantes ? Un léger changement de température ou une vibration peut causer ce que l'on appelle une « décohérence ». Et, une fois qu'un qubit est en décohérence, son calcul a échoué et doit être relancé. Pour cette raison, les ordinateurs quantiques sont logés dans des environnements proches du zéro absolu et le plus hermétiques possibles aux perturbations extérieures.

Un nombre de qubits élevés est un atout. « Le seuil des 50 qubits est le niveau à partir duquel un ordinateur quantique peut supplanter un supercalculateur », explique Katie Pizzolato. L'automne dernier, IBM a présenté son quatorzième ordinateur quantique, un système d'une puissance de 53-qubits. Celle de son modèle précédent atteignait 20-qubits. Néanmoins, l'informatique quantique ne se résume pas aux qubits. « Le matériel est au centre du cercle. Viennent ensuite les algorithmes et les applications », détaille Katie Pizzolato. La mise à disposition d'algorithmes plus complexes sera centrale pour assurer le succès de l'informatique quantique dans le monde réel.

Le développement dans l'informatique quantique

Le manque de compétences représente un défi pour l'informatique en général. C'est encore plus vrai dans le domaine de l'informatique quantique. Peter Rutten, directeur de la recherche chez IDC, pense que le développement des algorithmes et des applications viendra de trois types de développeurs : de ceux intrigués par l'informatique quantique, de ceux disposant de compétence en physique, et de ceux évoluant dans le secteur du calcul haute-performance.


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