Informatique quantique : il est temps d’agir

16 février 2024par Martina Gschwendtner, Hussein Hijazi, Nicole Morgan et Henning Soller

L’informatique quantique (QC) prend de l’ampleur sur le marché. Dans une enquête récente menée auprès de 24 cadres supérieurs, universitaires, dirigeants et fondateurs de start-up,¹ 33 % déclarent développer de nouveaux cas d’utilisation du contrôle qualité (par opposition au matériel de contrôle qualité), soit pour leur utilisation directe, soit pour le bénéfice de tiers. Certains de ces cas d’utilisation, tels que les générateurs quantiques de nombres aléatoires, ont déjà été mis en œuvre et ont des résultats démontrables. D’autres cas d’utilisation encore en cours de développement utilisent généralement la technologie QC pour résoudre des problèmes que les machines classiques ne peuvent pas résoudre efficacement, comme la simulation de dynamique moléculaire.

Étant donné que l’industrie avait des applications très limitées il y a seulement quelques années, l’augmentation des nouveaux cas d’utilisation pour le contrôle qualité est une tendance significative, accompagnée d’une augmentation des investissements et d’une croissance des entreprises. Les entreprises souhaitant capitaliser sur cet élan peuvent créer un tremplin pour développer davantage de cas d’utilisation pour le contrôle qualité en utilisant une nouvelle approche : combiner les technologies matérielles de contrôle qualité. Dans cet article, nous discutons des cas d’utilisation émergents dans le secteur du contrôle qualité et décrivons à quoi pourrait ressembler une approche combinée du matériel contrôle qualité.

Tendances émergentes

Les participants à notre enquête ont décrit plusieurs cas d’utilisation émergents au Québec. Par exemple, les simulateurs quantiques pourraient constituer un outil puissant pour explorer les applications quantiques dans les domaines pharmaceutique, de la chimie quantique, de la science des matériaux, etc. Dans le secteur pharmaceutique en particulier, le contrôle qualité pourrait rendre la R&D en laboratoire plus efficace et ainsi réduire les coûts de développement au cours des cinq à dix prochaines années. À plus long terme, un ordinateur quantique universel et totalement insensible aux pannes pourrait remplacer complètement la R&D en laboratoire.²

À mesure que le nombre de cas d’utilisation du contrôle qualité a augmenté, la taille des entreprises de contrôle qualité a également augmenté. Par exemple, les grandes entreprises s’intéressent au contrôle qualité et les entreprises axées sur le contrôle qualité grandissent. Cinquante-six pour cent des personnes interrogées ont déclaré que leur entreprise comptait plus de 30 employés (tableau 1). Cela contraste avec les premiers stades de l’industrie du QC, lorsque les entreprises étaient généralement des start-ups fonctionnant avec des équipes plus petites de cinq à dix employés. À mesure que ces entreprises mûrissent, elles se préparent à entrer sur les marchés commerciaux. Leur préparation est soutenue à la fois par le capital qu’ils ont précédemment obtenu pour les projets de CQ et par la demande croissante d’une portée plus large d’initiatives de CQ dans tous les secteurs.

Malgré cette croissance au Québec, 67 % des personnes interrogées n’avaient pas encore de cas d’utilisation en production. Ils ont évoqué plusieurs raisons à cela. Certaines entreprises spécialisées dans le matériel QC se concentrent sur le développement et l’amélioration du matériel QC lui-même, plutôt que sur la création d’utilisations pratiques spécifiques. D’autres entreprises ont constaté qu’il n’y avait que des applications pratiques limitées du contrôle qualité dans leurs opérations commerciales quotidiennes. La plupart des cas d’utilisation du contrôle qualité se concentrent sur la résolution de problèmes scientifiques et mathématiques complexes, notamment la cryptographie, l’optimisation et les simulations. Pour de nombreuses entreprises, ces applications peuvent ne pas correspondre à leurs besoins ou objectifs immédiats. Enfin, le contrôle qualité est encore un domaine émergent et la technologie n’est pas encore complètement mature.

Adopter une approche combinée pour la technologie informatique quantique

Les réponses à notre sondage reflètent le fait que l’avenir du Québec est dynamique et loin d’être réglé (tableau 2). Il n’existe pas encore de solution matérielle unique et globale qui exploite pleinement le potentiel de la technologie. Le développement de ce matériel de base sera crucial pour le décollage des cas d’utilisation du contrôle qualité, en particulier en cette période de croissance et de possibilités.

Aujourd’hui, dans différents cas d’utilisation, les ordinateurs quantiques sont construits à l’aide de diverses technologies matérielles, telles que les réseaux photoniques et les ions piégés. De même, à l’avenir, les ordinateurs quantiques pourraient ne pas s’appuyer sur une seule technologie matérielle, mais pourraient plutôt s’appuyer sur la combinaison de différentes technologies pour une plus grande efficacité. Par exemple, les entreprises peuvent décider d’utiliser un ordinateur quantique combinant des réseaux photoniques avec des atomes neutres ou des ions piégés. Ces différentes technologies peuvent remplir différentes fonctions dans l’ordinateur et exploiter les atouts de chacune tout en atténuant les inconvénients.

Réseaux photoniques sont environ mille fois plus rapides en calcul que le matériel qui utilise des atomes neutres ou des ions piégés. Cela les rend adaptés à une utilisation en tant que processeurs (CPU) dans les ordinateurs quantiques. Cependant, les réseaux photoniques ne peuvent pas stocker efficacement de grandes quantités d’informations, ce qui signifie qu’ils ne sont pas adaptés pour fonctionner comme mémoire système ou comme disque dur.

Atomes neutres ont démontré une grande précision et des temps de cohérence longs, qui sont importants pour des calculs quantiques fiables. Cependant, ils ont généralement des temps de porte plus lents que les réseaux photoniques. En conséquence, le matériel qui utilise des ions piégés est potentiellement mieux adapté pour jouer le rôle de mémoire ou de disque dur dans un ordinateur quantique.

En combinant des technologies complémentaires, les entreprises peuvent potentiellement accélérer le processus visant à rendre les ordinateurs quantiques efficaces pour résoudre un plus large éventail de problèmes.

Préparation au CQ

Tirer parti des différentes technologies matérielles QC en fonction de leurs atouts respectifs peut accélérer la mise sur le marché des ordinateurs quantiques et permettre aux acteurs de plusieurs domaines d’exploiter rapidement les avantages potentiels. Toutefois, des défis importants demeurent. Par exemple, une fois qu’un ordinateur quantique efficace sera créé, les entreprises devront développer un logiciel qui s’intègre parfaitement à divers systèmes de contrôle qualité.

Pour se préparer à l’avènement du CQ, les entreprises peuvent créer un petit groupe d’équipes CQ spécialisées qui recherchent des cas d’utilisation et des technologies pertinents. Ces cas d’utilisation peuvent ensuite catalyser la mise en œuvre de stratégies commerciales. En outre, l’équipe pourrait identifier les investissements nécessaires pour développer ses propres cas d’utilisation ou établir des partenariats pour favoriser le développement ultérieur des cas d’utilisation.

Compte tenu de la croissance du CQ en termes de taille d’entreprise et de cas d’utilisation, il est impératif que les entreprises prennent des mesures proactives pour évaluer comment les avancées en matière de CQ pourraient révolutionner leurs opérations. Ceci est particulièrement important en raison du décalage temporel qui existe souvent entre la formulation des visions stratégiques et leur mise en œuvre, notamment dans le domaine des systèmes informatiques. À l’inverse, les dirigeants des entreprises qui ne sont pas en mesure de s’occuper du contrôle qualité doivent évaluer dans quelle mesure leurs opérations existantes pourraient être affectées par la prévalence accrue du contrôle qualité dans leur secteur. Dans ce paysage en évolution rapide, adopter le contrôle qualité ou se préparer à son impact n’est pas un choix stratégique mais une nécessité pour les entreprises qui cherchent à assurer leur compétitivité future.

Martina Gschwendtner est consultant au bureau de McKinsey à Munich, Hussein Hijazi est consultant au bureau de Dubaï, Nicole Morgane est consultant au bureau de Prague, et Henning Sóller est partenaire du bureau de Francfort.

Les auteurs souhaitent remercier Scarlett Gao, Dale MacDonald, Sara Shabani, Matija Zesko et Sheila Zingg pour leurs contributions à cet article.

¹ La taille de cet échantillon représente environ 10 pour cent d’un marché relativement petit.
² Par exemple, les tests quantiques pourraient permettre aux chercheurs de tester de nouveaux médicaments et vaccins sans provoquer d’effets secondaires indésirables sur de vrais patients.