Les ordinateurs quantiques sont sur la voie de la résolution de problèmes plus importants

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La chercheuse quantique de Google Marissa Giustina

Marissa Giustina, chercheuse au laboratoire d’informatique quantique de Google, dessine un diagramme montrant la « suprématie quantique » comme une première étape sur la voie du progrès de l’informatique quantique.

Stephen Shankland/CNET

Cette histoire fait partie de L’année à venir, le regard de CNET sur la façon dont le monde continuera d’évoluer à partir de 2022 et au-delà.

Après des années de développement, les ordinateurs quantiques ont atteint un niveau de sophistication en 2021 qui a encouragé les clients commerciaux à commencer à se familiariser avec les nouvelles machines radicales. L’année prochaine, le monde des affaires sera peut-être prêt à les accueillir avec plus d’enthousiasme.

BMW fait partie des géants de la fabrication qui voient la promesse des machines, qui capitalisent sur la physique des ultrapetits pour dépasser certaines limites des ordinateurs conventionnels. Plus tôt ce mois-ci, le géant allemand de l’automobile a choisi quatre gagnants lors d’un concours qu’il a organisé avec Amazon pour mettre en lumière les façons dont la nouvelle technologie pourrait aider le constructeur automobile.

Le constructeur automobile a découvert que les ordinateurs quantiques ont le potentiel d’optimiser le placement des capteurs sur les voitures, de prédire les modèles de déformation des métaux et d’utiliser l’IA dans les contrôles de qualité.

« Au sein du groupe BMW, nous sommes convaincus que les technologies futures telles que l’informatique quantique ont le potentiel de rendre nos produits plus désirables et durables », a déclaré Peter Lehnert, qui dirige le groupe de recherche de BMW, dans un communiqué.

BMW n’est pas le seul à être déterminé à évaluer l’application pratique des ordinateurs quantiques. Le géant de l’aérospatiale Airbus, la société de services financiers PayPal et le fabricant d’électronique grand public LG Electronics font partie des entreprises commerciales qui cherchent à utiliser les machines pour affiner la science des matériaux, rationaliser la logistique et surveiller les paiements.

Pendant des années, les chercheurs ont travaillé sur les ordinateurs quantiques en tant que projets plus ou moins conceptuels qui tirent parti des qubits, des éléments de traitement de données pouvant contenir plus que les deux états gérés par les transistors des ordinateurs conventionnels. Même s’ils s’amélioraient, les ordinateurs quantiques étaient les mieux adaptés aux projets de recherche, certains aussi élémentaires que de comprendre comment programmer les machines exotiques. Mais au rythme actuel des progrès, ils deviendront bientôt assez puissants pour s’attaquer aux tâches informatiques hors de portée des ordinateurs conventionnels.

Comme l’informatique en nuage avant elle, l’informatique quantique sera un service que la plupart des entreprises louent à d’autres entreprises. Les plates-formes nécessitent une attention constante et sont notoirement délicates. Bien que davantage de travail soit nécessaire pour exploiter leur plein potentiel, les ordinateurs quantiques deviennent de plus en plus stables, une évolution qui aide les entreprises à surmonter leurs hésitations initiales.

Georges-Olivier Reymond, directeur général de la startup Pasqal, affirme que les progrès font tourner les sceptiques qui considéraient auparavant l’informatique quantique comme un fantasme. Il y a quelques années, les employés des grandes entreprises roulaient des yeux lorsqu’il abordait le sujet, mais cela a changé, dit Reymond.

« Maintenant, chaque fois que je leur parle, j’ai une réponse positive », a déclaré Reymond. « Ils sont prêts à s’engager.

Un nouveau client est l’entrepreneur européen de défense Thales, qui s’intéresse aux applications d’informatique quantique dans les capteurs et les communications. « Les processeurs quantiques de Pasqal peuvent traiter efficacement des problèmes de grande taille qui sont complètement hors de portée des systèmes informatiques classiques », a déclaré Bernhard Quendts, directeur de la technologie de Thales, dans un communiqué.

Bien sûr, l’informatique quantique ne représente encore qu’une infime fraction du marché de l’informatique traditionnelle, mais elle se développe rapidement. Environ 490 millions de dollars ont été dépensés en ordinateurs, logiciels et services quantiques en 2021, a déclaré Bob Sorensen, analyste chez Hyperion Research, lors de la conférence Q2B organisée par la société de logiciels d’informatique quantique QC Ware en décembre. Il s’attend à ce que les dépenses augmentent de 22 % pour atteindre 597 millions de dollars en 2022 et à une moyenne de 26 % par an jusqu’en 2024. En comparaison, les dépenses en informatique conventionnelle devraient augmenter de 4 % en 2021 pour atteindre 3 800 milliards de dollars, selon les analystes de Gartner.

L’activité commerciale croissante est notable étant donné que l’utilisation d’un ordinateur quantique coûte entre 3 000 et 5 000 dollars de l’heure, selon Jean-François Bobier, analyste au Boston Consulting Group. Un ordinateur conventionnel hautes performances hébergé sur un service cloud coûte un demi-cent pour le même laps de temps.

Les analystes disent que les dépenses réelles en informatique quantique commenceront lorsque l’industrie s’attaquera à la correction d’erreurs, une solution au problème épineux des qubits facilement perturbés qui font dérailler les calculs. La fidélité d’une seule étape de calcul sur les machines les plus avancées est d’environ 99,9%, ce qui laisse un degré d’écaillage qui rend un calcul de calcul quantique brut peu fiable. En conséquence, les ordinateurs quantiques doivent exécuter le même calcul plusieurs fois pour s’assurer que la réponse est correcte.

Une fois la correction des erreurs arrivée à maturité, les revenus générés par l’informatique quantique exploseront, selon le Boston Consulting Group. Avec les machines d’aujourd’hui, cette valeur totalisera probablement entre 5 et 10 milliards de dollars d’ici 2025, selon les estimations du cabinet de conseil. Une fois les machines corrigées des erreurs arrivées, le total pourrait bondir en avant pour atteindre 450 milliards de dollars à 850 milliards de dollars d’ici 2040.

Les logiciels et services qui masquent la complexité des ordinateurs quantiques stimuleront également l’utilisation. Le PDG d’IonQ, Peter Chapman, prédit qu’en 2022, les développeurs pourront facilement entraîner leurs modèles d’IA avec des ordinateurs quantiques. « Vous n’avez pas besoin de savoir quoi que ce soit sur le quantum », a déclaré Chapman. « Vous lui donnez juste l’ensemble de données et il recrache un modèle. »

Parmi les signes d’intérêt commercial :

  • Le constructeur automobile Daimler et le géant pétrolier ExxonMobil ont passé un contrat avec IBM, l’un des premiers partisans de l’informatique quantique, pour utiliser certaines des 22 machines de l’entreprise technologique. (Big Blue ajoutera bientôt Eagle, un nouvel appareil plus puissant qui utilise un processeur de 127 qubits.) Les entreprises sont des candidats de choix pour les percées en science des matériaux que les ordinateurs quantiques pourraient un jour offrir. Ils pourraient également utiliser les machines pour relever les défis logistiques, comme obtenir le bon équipement sur le terrain lorsque cela est nécessaire ou les bons composants à l’usine à temps pour la fabrication.
  • Airbus, LG Electronics, la société de soins de santé Johnson & Johnson, la société énergétique EDF et le géant de la chimie BASF font partie des entreprises industrielles qui tentent de gagner du temps sur l’ordinateur quantique unique de Pasqal. La startup travaille sur une conception relativement nouvelle « atome neutre » qui utilise des lasers pour organiser soigneusement les atomes de rubidium, puis les utilise comme qubits pour traiter les données. De nombreuses startups de l’informatique quantique se trouvent aux États-Unis, mais Pasqal, dont le siège est en France, bénéficie de clients européens et de programmes gouvernementaux.
  • PayPal teste un recuit quantique, un type d’ordinateur quantique adapté à la résolution des problèmes d’optimisation et fabriqué par D-Wave Systems, pour guider son travail de détection de fraude, selon Vidyut Naware, directeur de la recherche en IA de la société. Il a également déclaré à la foule Q2B que PayPal effectuait le test pour avoir une meilleure idée de la façon dont l’informatique quantique peut être déployée plus efficacement.
  • Amazon Web Services offre aux clients un accès aux machines IonQ, Rigetti Computing et D-Wave Systems. Il ajoutera bientôt des machines de QuEra et d’Oxford Quantum Circuits et construit sa propre machine quantique. Parmi ceux qui utilisent ses services, JPMorgan Chase, qui le teste pour des travaux d’optimisation, comme la gestion des portefeuilles d’investissement de ses clients.
  • Microsoft travaille sur sa propre approche d’informatique quantique, appelée conception de qubit topologique. Le travail n’est pas encore disponible dans le commerce, mais le service cloud Azure de Microsoft offre un accès aux ordinateurs quantiques et aux simulateurs d’ordinateurs quantiques qui constituent un tremplin important. La société a également conclu un accord avec KPMG pour aider les clients à tester l’eau de l’informatique quantique à l’aide d’Azure.
  • Quantinuum, la société formée lorsque le fabricant de matériel Honeywell Quantum Solutions a fusionné avec le fabricant de logiciels Cambridge Quantum, a lancé un service en décembre pour générer des nombres aléatoires. Cela peut sembler obscur, mais de tels chiffres sont la base du cryptage moderne. Parmi ceux qui essaient le service figurent Fujitsu et Axiom Space.
  • La startup de logiciels de chimie quantique Qunasys propose des logiciels à des clients comme Mitsubishi Chemical Corporation, a déclaré le PDG Tennin Yan. La chimie quantique et la science des matériaux pourraient aider les ingénieurs à trouver de meilleurs matériaux pour les panneaux solaires, les batteries de véhicules électriques et les plastiques.

Les ordinateurs quantiques sont aujourd’hui plus un luxe qu’une nécessité. Mais avec leur potentiel de transformation de la science des matériaux, de l’expédition, des services financiers et de la conception de produits, ce n’est pas une surprise que des entreprises comme BMW investissent. Le constructeur automobile a tout à gagner à mieux savoir comment les matériaux se déformeront en cas d’accident ou à entraîner plus rapidement l’IA de la vision de ses véhicules. Bien que les ordinateurs quantiques ne soient pas rentables cette année ou l’année prochaine, il y a un coût à passer à côté de la technologie une fois qu’elle arrive à maturité.

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