L’informatique quantique décolle avec 55 milliards de dollars d’investissements mondiaux
Comme les malheureux vagabonds dans la pièce de Samuel Beckett En attendant Godotle monde n’attend pas le mystérieux Godot, mais l’informatique quantique, très attendue mais qui n’est pas encore arrivée. Mais si le fantomatique Godot n’apparaît jamais, l’informatique quantique commence à se matérialiser.
Il était temps. Les puissances mondiales, Chine en tête, ont investi plus de 55 milliards de dollars dans cette technologie prometteuse et nous sommes plus près que jamais de réaliser les 500 à 1 milliard de dollars de gains que l’informatique quantique promet aux entreprises au cours des quinze prochaines années. Le marché quantique est déjà estimé à plus d’un milliard de dollars cette année, même si les ordinateurs quantiques ne sont pas encore très utiles.
En Europe, l’Allemagne a lancé un plan d’investissement de plus de 3 milliards de dollars d’ici 2026, et la France a annoncé un investissement de près de 2 milliards de dollars, visant à former 5 000 ingénieurs spécialisés dans l’informatique quantique et à créer 30 000 emplois. Aux États-Unis, le National Quantum Initiative Act a autorisé un financement de 1,2 milliard de dollars sur cinq ans pour la recherche et le développement dans le domaine de l’informatique quantique.
De quoi parle-t-on ? D’ordinateurs qui pourraient être un milliard de fois plus rapides que les ordinateurs classiques pour résoudre certains problèmes complexes.
Les ordinateurs classiques, comme celui sur lequel vous lisez probablement cet article en ce moment, s’appuient sur des bits binaires pour stocker et traiter les informations sous forme de chaînes de zéros et de uns. Mais les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques, ou qubits, qui peuvent exister dans une superposition d’états, ce qui permet un nombre exponentiel de combinaisons simultanées de zéros et de uns. Ne vous embêtez pas à essayer de visualiser cela – personne n’a jamais vu de qubit. Tout est mathématique.
Néanmoins, cette superposition peut être mesurée, permettant aux ordinateurs quantiques d’effectuer des calculs complexes à une vitesse exponentielle.
Plusieurs technologies aux limites de la physique actuelle sont testées pour y parvenir : la supraconductivité, les atomes neutres, les ions piégés et la photonique.
Sont-ils utilisés en entreprise ? Pas encore. À ce stade, la suprématie quantique, c’est-à-dire le fait qu’un ordinateur quantique soit plus efficace qu’un ordinateur classique, n’a été établie que pour des algorithmes sans applications véritablement utiles, comme la vérification qu’un dé n’est pas pipé (Google, 2019).
Mais les progrès dans le développement de l’informatique quantique sont constants et beaucoup pensent que les ordinateurs quantiques seront une réalité pratique d’ici quelques années. IBM, leader du matériel informatique quantique, prédit que les ordinateurs quantiques surpasseront les ordinateurs classiques dans certaines tâches d’ici 2027.
La suprématie quantique devrait d’abord se matérialiser pour les problèmes quantiques « natifs », qui se prêtent particulièrement bien à la modélisation quantique. Ils se répartissent en quatre catégories : la modélisation de réactions physico-chimiques pour découvrir des matériaux innovants, de nouvelles protéines et de futurs médicaments ; l’optimisation de systèmes complexes pour améliorer la gestion des flux ou la conception et l’ingénierie de systèmes complexes ; la génération de données synthétiques pour entraîner des modèles d’IA ; et enfin, la cryptographie.
Est-il donc trop tôt pour que les entreprises développent leur puissance quantique ? Absolument pas. Il faut du temps pour constituer une équipe qui sache comment utiliser cette technologie en plein essor, et l’avenir appartiendra à ceux qui sauront exploiter la puissance de l’informatique quantique le plus tôt possible.
Les banques, les hedge funds et les constructeurs automobiles recrutent des équipes spécialisées dans le quantique. Elles s’attaquent à la construction d’algorithmes codés en qubits pour leurs applications stratégiques. Elles nouent des partenariats avec des fabricants d’ordinateurs quantiques – IBM, Atos, Pasqal – et des centres de recherche académique. Ces entreprises seront prêtes pour le jour où les constructeurs proposeront des machines suffisamment puissantes. L’objectif est d’augmenter le nombre de qubits de qualité et de réduire les taux d’erreur, pour à terme multiplier par mille la puissance des meilleurs prototypes actuels.
Le premier défi sera la cybersécurité : avec la suprématie quantique, nombre de nos dispositifs de sécurité deviendront instantanément obsolètes. Les entreprises doivent dès maintenant se tourner vers des technologies de chiffrement renforcées par les technologies quantiques. L’Institut national américain de normalisation et de technologie (NIST) travaille au développement et à la normalisation d’algorithmes cryptographiques post-quantiques et prévoit d’imposer un calendrier d’utilisation de solutions de chiffrement capables de résister aux attaques quantiques.
Mais l’informatique quantique a le potentiel d’aider l’humanité à résoudre certains de ses plus grands problèmes – atténuer le changement climatique, par exemple, en accélérant le développement de nouveaux matériaux pour la capture du carbone, de catalyseurs plus efficaces pour la production d’hydrogène, de meilleures batteries pour les véhicules électriques et de réseaux électriques optimisés capables de gérer des sources d’énergie renouvelables.
L’informatique quantique devrait également accélérer la découverte de médicaments, permettant ainsi le développement de médicaments personnalisés et de traitements plus efficaces contre les maladies. Les algorithmes quantiques pourraient également être utilisés pour optimiser la logistique et la gestion de la chaîne d’approvisionnement, réduisant ainsi la consommation de carburant et augmentant l’efficacité. La liste est longue.
L’IA peut compléter et améliorer l’informatique quantique, en contribuant par exemple au développement de techniques de correction d’erreurs pour le matériel quantique, l’un des principaux obstacles à la mise au point d’ordinateurs quantiques. Les ordinateurs quantiques, quant à eux, peuvent simuler des processus naturels complexes, comme le comportement des molécules ou des systèmes météorologiques, avec beaucoup plus de précision que les ordinateurs classiques.
Les scientifiques collectent des quantités relativement faibles de données à partir d’expériences sur de tels processus naturels, mais cela ne suffit pas toujours à entraîner efficacement les modèles d’IA. L’informatique quantique devrait être capable de générer des données supplémentaires de haute qualité pour combler les lacunes, rendant les simulations plus précises et plus fiables. Cela peut, à son tour, aider l’IA à faire des prédictions plus précises sur les phénomènes naturels.
L’informatique quantique peut générer des données synthétiques pour former des modèles d’IA génératifs lorsque les données du monde réel sont rares ou difficiles à obtenir. Bien que GenAI n’utilise pas directement d’algorithmes quantiques, les algorithmes hybrides qui combinent l’informatique classique et quantique peuvent exploiter les atouts des deux paradigmes informatiques, ce qui peut conduire à des modèles d’IA plus puissants et plus efficaces.
Et si le quantique ne venait pas ? Dans la pièce de Beckett, quand Estragon pose cette question à Vladimir, le vagabond sage répond : « Nous reviendrons demain. » Les entreprises feront de même et resteront occupées avec les IA génératives.
Voici cinq étapes que les chefs d’entreprise peuvent commencer à mettre en œuvre dès aujourd’hui
Développer une expertise quantique :
Travailler avec l’informatique quantique requiert une expertise approfondie, notamment des développeurs de logiciels quantiques et des ingénieurs en matériel quantique capables de concevoir et d’optimiser des circuits et des algorithmes quantiques pour des applications commerciales spécifiques. L’informatique quantique complétera dans un premier temps l’informatique classique plutôt que de la remplacer. Les équipes quantiques auront donc également besoin de développeurs de logiciels traditionnels capables d’intégrer des solutions quantiques aux systèmes classiques existants. Et les entreprises auront besoin de personnes capables de traduire des problèmes commerciaux complexes en algorithmes quantiques.
L’informatique quantique étant un domaine encore émergent, les entreprises devront collaborer avec des institutions universitaires, des fournisseurs de technologie et des organismes de recherche quantique pour se tenir au courant des dernières avancées et intégrer des solutions de pointe. La constitution d’une équipe multidisciplinaire avec ces domaines d’expertise nécessite de la planification et du temps. Même si les petites entreprises ne peuvent pas entreprendre cette tâche, les grandes entreprises devraient s’y mettre dès maintenant. L’informatique quantique étant un nouveau paradigme informatique, l’embauche et le développement de talents capables de l’exploiter en conjonction avec l’expertise du domaine de l’entreprise seront la combinaison gagnante. Mais les scientifiques et les ingénieurs quantiques seront en nombre insuffisant lorsque l’avantage quantique suscitera l’intérêt, un peu comme ce qui s’est passé avec l’IA en 2015 et GenAI aujourd’hui.
Développer des cas d’utilisation quantiques :
Les entreprises doivent identifier et développer des cas d’utilisation quantiques spécifiques qui correspondent à leurs objectifs commerciaux. Cela implique d’explorer comment l’informatique quantique peut résoudre des problèmes spécifiques à l’industrie, tels que la modélisation moléculaire dans le secteur pharmaceutique ou l’optimisation de portefeuille dans le secteur financier. La réalisation de projets de validation de principe et d’études pilotes en amont permettra d’affiner ces cas d’utilisation et de démontrer leur valeur potentielle.
Renforcer les protocoles de sécurité :
Les entreprises devront mettre en œuvre des algorithmes cryptographiques post-quantiques (PQC) pour sécuriser les données et les communications. Le National Institute of Standards and Technology a développé ces algorithmes conçus pour résister aux menaces quantiques. Les entreprises, grandes et petites, devraient suivre ces développements et commencer à intégrer les algorithmes PQC dans leurs cadres de sécurité pour garantir que leur cryptage est renforcé contre les attaques d’ordinateurs quantiques.
Favoriser les partenariats stratégiques :
Les entreprises devraient commencer à nouer des partenariats stratégiques avec des fournisseurs de technologies quantiques, des instituts de recherche et d’autres acteurs du secteur. Ces alliances faciliteront le partage des connaissances, accéléreront l’innovation et garantiront l’accès aux dernières avancées.
Suivre l’évolution de la réglementation :
Il est essentiel de bien comprendre le paysage réglementaire pour réussir l’adoption de l’informatique quantique. Les gouvernements considèrent l’informatique quantique comme une technologie à double usage, essentielle à la sécurité nationale et à la compétitivité. La transition des protocoles RSA vers les protocoles PQC sera une entreprise de grande envergure, à une échelle plus grande que le bug de l’an 2000. Les chefs d’entreprise doivent se tenir informés des réglementations, des mandats et des normes émergents.
Se préparer à l’informatique quantique n’est pas un effort ponctuel, mais un engagement permanent. Cela nécessite une vision, une anticipation stratégique et une volonté d’investir dans l’avenir. Les récompenses seront toutefois immenses pour ceux qui seront préparés.