Informatique quantique : ce que les dirigeants doivent savoir maintenant | MIT Sloan

Des technologies autrefois obscures peuvent se manifester en un rien de temps, créant une ruée pour les entreprises qui doivent trouver comment les exploiter efficacement pour obtenir un avantage concurrentiel.

L’informatique quantique, une innovation que la plupart ne peuvent pas définir et encore mal comprise, pourrait être la prochaine technologie obscure à avoir un effet sismique sur les entreprises. L’informatique quantique applique les lois de la mécanique quantique pour simuler et résoudre des problèmes complexes trop difficiles pour le genre actuel des ordinateurs classiques.

Dans certains cas, les ordinateurs dotés de ces capacités quantiques peuvent résoudre des problèmes à grande échelle beaucoup plus rapidement que leurs homologues classiques. Les exemples incluent la simulation du comportement de la matière, l’analyse de composés pour créer de nouveaux médicaments, l’optimisation des usines ou des chaînes d’approvisionnement mondiales et l’identification des modèles de fraude et de risque dans les transactions financières, entre autres.

Le domaine actuel des ordinateurs quantiques n’est pas tout à fait prêt à être utilisé aux heures de grande écoute : McKinsey estime que 5 000 ordinateurs quantiques seront opérationnels d’ici 2030, mais que le matériel et les logiciels nécessaires au traitement des problèmes les plus complexes ne seront disponibles qu’en 2035 ou plus tard. Pourtant, les organisations doivent commencer à réfléchir dès maintenant aux domaines dans lesquels elles pourraient exploiter la technologie pour résoudre des problèmes commerciaux réels. Certaines entreprises prévoient déjà d’investir plus de 15 millions de dollars par an dans l’informatique quantique, selon un rapport de novembre 2022.

Un groupe de chercheurs du MIT, en partenariat avec Accenture, a développé un cadre pour aider les dirigeants férus de technologie à commencer à évaluer le potentiel de l’informatique quantique pour résoudre les problèmes de leur entreprise.

Implicitement, il y a une course entre l’ordinateur classique et l’ordinateur quantique. Pour chaque type de question que vous souhaitez résoudre, vous voulez savoir quel type d’ordinateur va gagner afin de pouvoir en tirer le meilleur parti, a déclaré Neil Thompson, chercheur scientifique au MIT Sloan et au Laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle du MIT. à la conférence annuelle 2023 de l’Initiative du MIT sur l’économie numérique.

Thompson est co-auteur de The Quantum Tortoise and the Classical Hare: A Simple Framework for Understanding Which Problems Quantum Computing Will Accelerate (and which It Wont), avec Sukwoong Choi, professeur adjoint à l’Université d’Albany et chercheur en numérique. à l’Initiative du MIT sur l’économie numérique, et William S. Moses, professeur adjoint à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign.

Ce cadre fournit un moyen d’analyser l’impact potentiel du passage à l’informatique quantique avant de réaliser l’investissement, a déclaré Thompson.

Les chercheurs retiennent que les problèmes de taille petite à moyenne, les plus courants dans les entreprises typiques, ne bénéficieront pas de l’informatique quantique. Ceux qui tentent de résoudre de gros problèmes avec des gains algorithmiques exponentiels et ceux qui doivent traiter de très grands ensembles de données en tireront cependant des avantages. L’informatique quantique ne sera pas meilleure pour tout, mais seulement pour certaines choses, a déclaré Thompson.

Un aperçu de l’informatique quantique

L’idée de construire un système exploitant les principes de la physique pour simuler des problèmes trop difficiles à modéliser avec des systèmes numériques traditionnels a été proposée pour la première fois dans les années 1980. Le concept a été soutenu par le mathématicien du MIT Peter Shor, qui a développé le premier algorithme quantique bien connu pour briser le cryptage dans les années 1990.

Contrairement aux ordinateurs et superordinateurs actuels qui utilisent des signaux électriques binaires pour représenter des uns ou des zéros, les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques (qubits), qui sont des particules subatomiques. Lorsqu’ils sont gérés correctement, les qubits peuvent représenter simultanément des combinaisons de uns et de zéros. Plus il y a de qubits, plus le potentiel de puissance de calcul à grande échelle pour la résolution de problèmes est grand.

Quand le quantique sera utile

L’essentiel du cadre de The Quantum Tortoise and the Classical Hare réside dans le fait que les ordinateurs classiques (le lièvre) fonctionnent généralement plus rapidement que les ordinateurs quantiques (la tortue), mais nécessitent plus d’étapes pour accomplir une tâche que les chercheurs assimilent à suivre un chemin inefficace. du point A au point B.

Grâce à leur capacité à exécuter des algorithmes plus efficaces, les ordinateurs quantiques ont le potentiel d’emprunter un chemin plus direct, mais comme ils ont des vitesses de traitement plus lentes, la résolution du problème pourrait en réalité prendre plus de temps. Le cadre des chercheurs vise à aider les entreprises à déterminer si l’itinéraire le plus court ou l’ordinateur le plus rapide est plus précieux, en fonction du problème qu’elles tentent de résoudre.

Les scientifiques s’efforcent d’obtenir l’avantage quantique, c’est-à-dire la capacité d’utiliser des ordinateurs quantiques pour résoudre des problèmes qui sont hors de portée des ordinateurs classiques. (On estime que certaines entreprises atteindront l’avantage quantique d’ici 2030.)

Mais les chercheurs ont déclaré que l’accent mis sur l’avantage quantique éclipse l’utilité des ordinateurs quantiques, car ils deviennent compétitifs par rapport aux ordinateurs classiques. Pour compenser, leur cadre établit la référence en matière deavantage économique quantiquece qui se produit lorsqu’un problème particulier peut être résolu plus rapidement avec un ordinateur quantique qu’avec un ordinateur classique de prix comparable.

Pour déterminer l’avantage économique quantique, les dirigeants commerciaux et technologiques devront prendre en compte deux conditions :

• Faisabilitéc’est-à-dire s’il existe un ordinateur quantique suffisamment puissant pour résoudre un problème particulier.
• Avantage algorithmiquece qui signifie qu’un ordinateur quantique serait plus rapide à accomplir une tâche particulière par rapport à un ordinateur classique de prix comparable.

Le chevauchement entre les deux constitue l’avantage économique quantique. Thompson a conseillé aux entreprises de considérer la vitesse de l’ordinateur par rapport à l’itinéraire. Pensez-y comme à une course pour aller d’un point A à un point B, et l’algorithme est l’itinéraire, a déclaré Thompson. Si la course est courte, cela ne vaut peut-être pas la peine d’investir dans une meilleure planification d’itinéraire. Pour que cela en vaille la peine, il faut que la course soit plus longue.

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Autres éléments à considérer sur l’état actuel de l’informatique quantique

Il est encore tôt, mais le quantum se réchauffe. L’informatique quantique en est au début de son cycle de maturité, mais le paysage se réchauffe. IBM a lancé Osprey, une machine de 433 qubits, l’année dernière et a pour objectif de construire une machine de 100 000 qubits d’ici 10 ans. Google vise un million de qubits d’ici la fin de la décennie. Parmi les autres acteurs du secteur naissant figurent D-Wave Systems, IonQ, Rigetti Computing, Honeywell, Microsoft, Intel et PsiQuantum, certaines des sociétés proposant des services d’informatique quantique dans le cloud. Fortune Business Insight prévoit que le marché de l’informatique quantique passera de 928,8 millions de dollars cette année à 6,5 milliards de dollars d’ici 2030, soit un taux de croissance annuel composé de 32,1 %.

Des défis en matière de développement, de coûts et de talents demeurent. Les entreprises cherchent encore à déterminer comment augmenter le nombre de qubits physiques pouvant être intégrés dans les systèmes informatiques quantiques, ainsi qu’à optimiser la manière dont les différents qubits interagissent les uns avec les autres à mesure que la puissance augmente. De nombreux travaux de développement sont actuellement consacrés à la réduction des taux d’erreur, ou du bruit, dans l’informatique quantique. La technologie est également coûteuse, étant donné que les systèmes nécessitent des technologies de refroidissement complexes pour protéger les qubits.

Le déficit de compétences est un autre problème : il est difficile de trouver des experts en la matière en dehors des cercles de recherche et universitaires. McKinsey prédit que d’ici 2025, moins de la moitié des emplois quantiques seront pourvus, ce qui constitue un obstacle majeur à l’adoption.

Les avantages s’inscriront dans un continuum. L’informatique quantique devient plus attrayante lorsque l’algorithme quantique est exponentiellement plus rapide ou nettement meilleur que l’option informatique classique, ou si la taille du problème abordé est supérieure à la différence de vitesse entre les deux. Compte tenu de l’état actuel de la technologie quantique, elle sera utile plus tôt pour résoudre des problèmes à petite échelle dont les solutions offrent des avantages moindres et ne sera viable que plus tard pour résoudre des problèmes plus complexes qui promettent des avantages plus importants.

Lire ensuite : comment créer une feuille de route technologique dans les organisations établies