L’informatique quantique va changer nos vies. Mais soyez patient, s’il vous plaît

À entendre certains le dire, les progrès de l’informatique quantique vont bientôt stagner, inaugurant un « hiver quantique » lorsque les grandes entreprises gèleront leurs programmes de développement et que les investisseurs cesseront de prodiguer des investissements aux startups.

« L’hiver arrive », a déclaré Sabine Hossenfelder, physicienne et auteure travaillant pour le Centre de philosophie mathématique de Munich, dans une vidéo de novembre. « Cette bulle de promesses gonflées finira par éclater. Ce n’est qu’une question de temps. »

Il y a des signes qu’elle a raison. En 2022, l’informatique quantique a connu une période difficile, les cours des actions plongeant pour les trois sociétés cotées en bourse spécialisées dans la technologie potentiellement révolutionnaire. Les startups à la recherche de force numérique se regroupent, une tendance à la consolidation avec huit fusions à ce jour selon les analystes de Global Quantum Intelligence.

Mais vous auriez eu du mal à trouver une bouffée de pessimisme à Q2B, une conférence de décembre sur le business de l’informatique quantique. Les acteurs de l’industrie ont montré des progrès continus vers des ordinateurs quantiques pratiques, des chercheurs titulaires d’un doctorat issus de grandes entreprises ont discuté de leur travail et une étude a montré une diminution des inquiétudes concernant un gel de la recherche et des investissements.

« Je ne pense pas qu’il y aura un hiver quantique, mais certaines personnes auront des engelures », a déclaré Doug Finke, analyste chez Global Quantum Intelligence, lors de Q2B.

L’informatique quantique s’appuie sur les règles étranges de la physique à l’échelle atomique pour effectuer des calculs hors de portée des ordinateurs conventionnels comme ceux qui alimentent les téléphones, les ordinateurs portables et les superordinateurs d’aujourd’hui. Les ordinateurs quantiques puissants et à grande échelle restent dans des années.

Mais les progrès sont encourageants, car il devient de plus en plus difficile d’extraire plus de performances des ordinateurs conventionnels. Même si les ordinateurs quantiques ne peuvent pas effectuer la plupart des tâches informatiques, ils ont un fort potentiel pour changer nos vies, permettre de meilleures batteries, accélérer les calculs financiers, rendre les avions plus efficaces, découvrir de nouveaux médicaments et accélérer l’IA.

Les dirigeants et les chercheurs en informatique quantique sont parfaitement conscients des risques d’un hiver quantique. Ils ont vu ce qui s’est passé avec l’intelligence artificielle, un domaine qui a passé des décennies sur la touche avant l’explosion d’activité d’aujourd’hui. Dans les entretiens Q2B, plusieurs ont déclaré qu’ils s’efforçaient d’éviter que les premiers problèmes de l’IA ne soient surestimés.

« Tout le monde parle de l’hiver de l’IA », a déclaré Alex Keesling, PDG du fabricant d’ordinateurs quantiques QuEra. « Qu’avons-nous appris ? Les gens essaient d’ajuster leurs messages… afin d’éviter quelque chose comme l’hiver de l’IA avec des attentes exagérées. »

Coup de pied dans les pneus de l’informatique quantique

Ces applications d’informatique quantique sont apparues à maintes reprises lors de Q2B, une conférence organisée par la société de logiciels et de services d’informatique quantique QC Ware. Bien que les ordinateurs quantiques ne puissent gérer que de simples versions de test de ces exemples jusqu’à présent, de grandes entreprises comme JP Morgan Chase, Ford Motor Co., Airbus, BMW, Novo Nordisk, Hyundai et BP investissent dans des équipes de R&D et des projets de preuve de concept pour tracer le chemin.

Les efforts des entreprises sont généralement associés aux efforts matériels et logiciels des startups et des grandes entreprises comme IBM, Google, Amazon, Microsoft et Intel avec de gros paris sur l’informatique quantique. Le travail est sous-tendu par le financement gouvernemental de la recherche en informatique quantique aux États-Unis, en France, en Allemagne, en Chine, en Australie et dans d’autres pays.

Alors que les ordinateurs conventionnels effectuent des opérations sur des bits qui représentent un ou zéro, l’élément de traitement de données fondamental des ordinateurs quantiques, appelé le qubit, est très différent. Les qubits peuvent enregistrer des combinaisons de zéros et de uns grâce à un concept appelé superposition. Et grâce à un phénomène appelé enchevêtrement, ils peuvent être reliés entre eux pour accueillir beaucoup plus d’états de calcul que les bits classiques ne peuvent stocker à la fois.

Le problème avec les ordinateurs quantiques d’aujourd’hui est le nombre limité de qubits – 433 dans le dernier ordinateur quantique Osprey d’IBM – et leur flakiness. Les qubits sont facilement perturbés, gâchant les calculs et limitant ainsi le nombre d’opérations possibles. Sur les ordinateurs quantiques les plus stables, il y a toujours plus d’une chance sur 1 000 qu’une seule opération produise de mauvais résultats, un taux d’erreur scandaleusement élevé par rapport aux ordinateurs conventionnels. Les calculs informatiques quantiques sont généralement exécutés plusieurs fois pour obtenir un résultat statistiquement utile.

Les machines d’aujourd’hui font partie de l’ère NISQ : des ordinateurs quantiques bruyants d’échelle intermédiaire. Il n’est toujours pas clair si de telles machines seront jamais assez bonnes pour un travail au-delà des tests et du prototypage.

Mais tous les fabricants d’ordinateurs quantiques se dirigent vers une ère plus rose de « tolérance aux pannes » dans laquelle les qubits sont mieux stabilisés et regroupés en qubits « logiques » à longue durée de vie qui corrigent les erreurs pour qu’elles persistent plus longtemps. C’est alors que les véritables avantages de l’informatique quantique arrivent, probablement dans cinq ans ou plus.

Le battage médiatique de l’informatique quantique

L’informatique quantique fait face à de nombreux défis sur le chemin de la maturité. L’un d’eux est le battage médiatique.

Google a attiré l’attention avec son annonce de « suprématie quantique » en 2019, dans laquelle sa machine a dépassé les ordinateurs conventionnels sur une tâche académique qui n’a pas réellement accompli de travail utile. John Preskill, un physicien de Caltech qui défend depuis longtemps l’informatique quantique, a mis en garde à plusieurs reprises contre le battage médiatique. De nos jours, les entreprises se concentrent sur un objectif plus pragmatique « d’avantage quantique » consistant à battre un ordinateur conventionnel dans un défi informatique réel.

La technologie pourrait être importante et perturbatrice, ce qui a suscité l’intérêt des investisseurs. Au cours des 14 derniers mois, trois fabricants d’ordinateurs quantiques ont amené leurs entreprises sur les marchés publics, en empruntant la voie plus rapide SPAC, ou société d’acquisition à vocation spéciale, plutôt qu’une offre publique initiale traditionnelle.

Le premier était IonQ en octobre 2021, suivi de Rigetti Computing en mars et de D-Wave Systems en août.

Cependant, les marchés ont été méchants avec les entreprises technologiques ces derniers mois. IonQ se négocie à la moitié de son prix initial et D-Wave a chuté d’environ les trois quarts. Rigetti, qui se négocie à environ un dixième de son prix initial, perd jeudi son PDG fondateur.

Bien que les startups d’ordinateurs quantiques n’aient pas échoué, certaines fusions indiquent que les perspectives sont plus prometteuses si les équipes s’unissent. Entre autres, Honeywell Quantum Solutions a fusionné avec Cambridge Quantum pour former Quantinuum en 2021 ; Pasqal a fusionné avec Qu&Co en 2022 ; et ColdQuanta – nouvellement renommé Infleqtion – a acquis Super.tech.

La réalité de l’informatique quantique

Mais la réalité est que le battage médiatique de l’informatique quantique n’est généralement pas généralisé. À maintes reprises à Q2B, les partisans de l’informatique quantique se sont montrés mesurés dans leurs prédictions et prudents face à des percées prometteuses imminentes. Les commentaires selon lesquels l’informatique quantique sera « plus grande que le feu » sont l’exception, pas la règle.

Au lieu de cela, les partisans préfèrent souligner un bilan raisonnable de progrès constants. Les fabricants d’ordinateurs quantiques ont progressivement augmenté l’échelle des ordinateurs quantiques, amélioré leurs logiciels et diminué le bruit perturbant les qubits qui fait dérailler les calculs. La course à la construction d’un ordinateur quantique est équilibrée par la patience et les feuilles de route technologiques qui s’étendent sur des années dans le futur.

Par exemple, Google a atteint son premier jalon de correction d’erreurs en 2022, attend son prochain en 2025 environ, puis a deux autres jalons sur sa feuille de route avant de prévoir de livrer un ordinateur quantique vraiment puissant en 2029. D’autres feuilles de route d’entreprises comme Quantinuum et IBM sont tout aussi détaillés.

Et de nouveaux efforts en informatique quantique ne cessent de surgir. La centrale de cloud computing Amazon, qui a lancé son service Braket avec un accès aux ordinateurs quantiques des autres, travaille désormais également sur ses propres machines. Lors de Q2B, la Fondation Novo Nordisk – avec le financement de sa société pharmaceutique Novo Nordisk – a annoncé un plan de financement d’un ordinateur quantique pour les biosciences à l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague au Danemark.

C’est un plan à long terme avec l’espoir qu’il sera capable de résoudre les problèmes des sciences de la vie en 2035, a déclaré le physicien Peter Krogstrup Jeppesen, qui a quitté un poste de recherche en informatique quantique chez Microsoft pour diriger l’effort.

« Ils jouent vraiment, vraiment le long jeu », a déclaré Cathal Mahon, responsable scientifique de la Novo Nordisk Foundation.

Qu’est-ce qui pourrait provoquer un hiver quantique ?

Certaines startups voient le climat d’investissement glacial. Lever des fonds aujourd’hui est plus difficile, a déclaré Asif Sinay, directeur général de Qedma, dont la technologie de suppression d’erreurs est conçue pour aider à extraire plus de puissance des ordinateurs quantiques. Mais il est plus optimiste quant à la situation car il ne cherche pas d’investisseurs pour le moment.

Se tenir au courant des feuilles de route technologiques est essentiel pour les startups, a déclaré Duncan Stewart de la Banque de développement du Canada, qui a investi dans des startups d’informatique quantique. L’un d’eux, Nord Quantique au Québec, « vivra ou mourra selon qu’il atteindra ses jalons techniques dans 18 mois », a-t-il déclaré.

Mais les difficultés de démarrage ne provoqueraient pas un hiver quantique, estime Tony Uttley, directeur de l’exploitation de Quantinuum. Deux scénarios qui pourraient déclencher un hiver, cependant, sont si une grande entreprise d’informatique quantique arrêtait ses investissements ou si les progrès dans l’industrie s’arrêtaient, a-t-il déclaré.

L’industrie de l’informatique quantique ne met pas tous ses œufs dans le même panier. Diverses conceptions incluent des ions piégés, des circuits supraconducteurs, des atomes neutres, des électrons sur des semi-conducteurs et des qubits photoniques.

« Nous ne sommes pas proches d’un ordinateur quantique à usage général capable de résoudre des problèmes commercialement pertinents », a déclaré Oskar Painter, un physicien à la tête des travaux sur le matériel quantique d’Amazon Web Services. Mais même en tant que physicien cynique autoproclamé, il a déclaré: « Je suis très convaincu que nous allons y arriver. Je vois le chemin pour y parvenir. »