Pourquoi la Chine, les États-Unis et les grandes technologies s’empressent d’exploiter l’informatique quantique et l’IA

WLorsque Lawrence Gasman cherchait un sujet de doctorat dans les années 1970, les laboratoires informatiques étaient déjà en effervescence avec des gens intelligents proposant des études intelligentes sur l’intelligence artificielle. Mais le problème, c’est que nous n’avions rien pour les faire fonctionner, dit-il. Les processeurs nécessaires n’existaient tout simplement pas.

Il a fallu un demi-siècle pour que la puissance de calcul rattrape le potentiel de l’IA. Aujourd’hui, grâce à des puces puissantes telles que les GPU de Nvidia, basé en Californie, l’intelligence artificielle générative, ou gen AI, révolutionne la façon dont nous travaillons, étudions et consommons des divertissements, permettant aux gens de créer des articles, des images, des vidéos et des contenus sur mesure. de la musique en un clin d’œil. La technologie a donné naissance à une multitude d’applications grand public concurrentes offrant une reconnaissance vocale, une conception graphique et même un codage améliorés.

L’IA est désormais sur le point de bénéficier d’un nouvel élan grâce à une nouvelle forme radicale d’informatique : le quantique. Quantum pourrait potentiellement faire des choses vraiment remarquables avec l’IA, déclare Gasman, fondateur d’Inside Quantum Technology.

Plutôt que de s’appuyer sur les ordinateurs traditionnels, les commutateurs binaires désignés par 1s et 0squantum utilisent des qubits multivariants qui existent simultanément dans un certain pourcentage des deux états, un peu comme une pièce de monnaie qui tourne dans les airs. Le résultat est une puissance de calcul exponentiellement accrue ainsi qu’une capacité améliorée à imiter intuitivement des processus naturels qui se conforment rarement à une forme binaire.

Alors que les applications de la génération IA destinées aux consommateurs ont rendu son impact plus étendu et immédiat, le quantique est davantage orienté vers l’industrie, ce qui signifie que plusieurs étapes récentes sont passées sous le radar. Cependant, ils pourraient potentiellement dynamiser la révolution de l’IA.

L’IA générative est l’une des meilleures choses qui soient arrivées à l’informatique quantique, déclare Raj Hazra, PDG de la start-up quantique Quantinuum, basée au Colorado. Et l’informatique quantique est l’une des meilleures choses qui soient arrivées aux progrès de l’IA générative. Ce sont deux partenaires parfaits.

En fin de compte, l’IA repose sur la capacité de traiter d’énormes quantités d’informations, et c’est là que le quantique excelle. En décembre, IBM a dévoilé son dernier processeur, baptisé Heron, doté de 133 qubits, la meilleure réduction d’erreur jamais réalisée par l’entreprise et la possibilité d’être relié entre eux au sein de son premier ordinateur quantique modulaire, System Two. En outre, IBM a dévoilé une autre puce, Condor, dotée de 1 121 qubits supraconducteurs disposés en nid d’abeille. Ce sont des avancées qui signifient que nous entrons désormais dans ce que j’aime appeler l’utilité quantique, où le quantique est utilisé comme un outil, a déclaré à TIME Jay Gambetta, vice-président d’IBM Quantum.

Étant donné que les qubits sont des particules subatomiques incroyablement délicates, ils ne se comportent pas toujours de la même manière, ce qui signifie que le quantum repose à la fois sur l’augmentation du nombre total de qubits pour vérifier leurs calculs et sur l’amélioration de la fidélité de chaque individu. Différentes technologies utilisées pour créer un effet quantique donnent la priorité aux différents aspects de cette équation, ce qui rend les comparaisons directes très délicates et renforce la nature mystérieuse de la technologie..

IBM utilise des qubits supraconducteurs, qui nécessitent un refroidissement jusqu’à un zéro presque absolu pour atténuer le bruit thermique, préserver la cohérence quantique et minimiser les interactions environnementales. Cependant, Quantinuum utilise une technologie alternative d’ions piégés qui maintient les ions (atomes chargés) dans le vide à l’aide de champs magnétiques. Cette technologie ne nécessite pas de refroidissement, mais elle semble plus difficile à mettre à l’échelle. Cependant, Quantinuum a affirmé en avril avoir atteint une fidélité de 99,9 % de ses qubits.

L’approche des ions piégés est en avance sur tout le monde, dit Hazra. Gambetta, à son tour, soutient que le quantum supraconducteur présente des avantages en termes de mise à l’échelle, de vitesse des interactions quantiques et d’exploitation de la technologie existante des semi-conducteurs et des micro-ondes pour accélérer les progrès.

Pour les observateurs impartiaux, le jury n’est toujours pas élu, car la multitude de mesures concurrentes et non linéaires rendent impossible de dire qui est réellement en tête dans cette course.. Il s’agit d’approches très différentes, toutes deux prometteuses, déclare Scott Likens, responsable mondial des technologies de l’IA et de l’innovation pour le cabinet de conseil aux entreprises PwC. Nous ne voyons toujours pas de gagnant clair, mais c’est excitant.

Gambetta et Hazra s’accordent sur le fait que le quantum a le potentiel de s’associer à l’IA pour produire des résultats hybrides vraiment impressionnants. J’adorerais voir le quantique pour l’IA et l’IA pour le quantique, déclare Gambetta. Les synergies entre eux et les progrès technologiques en général ont beaucoup de sens.

Hazra est du même avis, affirmant que l’IA générative a besoin de la puissance de l’informatique quantique pour réaliser des progrès fondamentaux. Pour Hazra, la quatrième révolution industrielle sera menée par l’IA générative mais soutenue par la puissance de l’informatique quantique. La charge de travail de l’IA et l’infrastructure informatique de l’informatique quantique sont toutes deux nécessaires.

C’est un point de vue partagé de l’autre côté du Pacifique en Chine, où les investissements dans le quantum sont estimés à environ 25 milliards de dollars, éclipsant ainsi le reste du monde. Le plus grand expert chinois en matière quantique, le professeur Pan Jianwei, a développé un ordinateur quantique Jiuzhang qui, selon lui, peut effectuer certains types de calculs liés à l’IA environ 180 millions de fois plus rapidement que le meilleur superordinateur du monde.

Dans un article publié dans la revue à comité de lecture Physical Review Letters en mai dernier, Jiuzhang a traité plus de 2 000 échantillons de deux algorithmes courants liés à l’IA, Monte Carlo et recuit simulé, ce qui prendrait cinq ans au supercalculateur classique le plus rapide du monde, en moins d’une seconde. En octobre, Pan a dévoilé Jiuzhang 3.0, qui, selon lui, est 10 quadrillions de fois plus rapide pour résoudre certains problèmes qu’un superordinateur classique.

Jiuzhang utilise encore une troisième forme de technologie quantique, la lumière ou photons, et Pan est largement salué comme le roi chinois du quantum. Professeur de physique à l’Université des sciences et technologies de Chine, Pan a lancé en 2016 Micius, le premier satellite de communication quantique au monde, qui a envoyé des photons intriqués entre la Terre un an plus tard pour le premier appel vidéo sécurisé quantique au monde.

Micius est considéré comme un moment Spoutnik quantique, incitant les décideurs politiques américains à consacrer des centaines de millions de dollars à la science de l’information quantique via la National Quantum Initiative. Des projets de loi tels que la loi sur l’innovation et la concurrence de 2021 ont prévu 1,5 milliard de dollars pour la recherche en communications, y compris la technologie quantique. Le budget 2024 proposé par l’administration Biden comprend 25 milliards de dollars pour les technologies émergentes, notamment l’IA et le quantum. En fin de compte, la puissance de calcul impressionnante des quantiques rendra bientôt obsolète toute la cryptographie existante, présentant un problème de sécurité pour les gouvernements et les entreprises du monde entier.

Le potentiel des quantiques pour dynamiser l’IA s’applique également à la concurrence technologique latente entre les superpuissances mondiales. En 2021, le département américain du Commerce a ajouté huit organisations chinoises d’informatique quantique à sa liste d’entités, affirmant qu’elles soutiennent la modernisation militaire de l’Armée populaire de libération et adoptent des technologies américaines pour développer des applications anti-furtives et anti-sous-marines, ainsi que la capacité de briser le cryptage. .

Ces restrictions s’inscrivent dans une série de mesures ciblant les ambitions chinoises en matière d’IA, notamment l’année dernière, l’interdiction par Nvida de vendre des puces d’IA aux entreprises chinoises. La question est de savoir si la concurrence entre les deux plus grandes économies mondiales entrave les progrès globaux en matière d’IA et si le quantum pousse chaque pays à accélérer ces technologies. La réponse pourrait avoir des conséquences considérables.

L’IA peut accélérer l’informatique quantique, et l’informatique quantique peut accélérer l’IA, a déclaré Sundar Pichai, PDG de Google, au MIT Technology Review en 2019. Et collectivement, je pense que c’est ce dont nous aurions besoin pour, en fin de compte, résoudre certains des problèmes les plus insolubles auxquels nous sommes confrontés. , comme le changement climatique.

Pourtant, les États-Unis et la Chine doivent surmonter le même obstacle : le talent. Si seules quelques universités dans le monde proposent la physique ou la mécanique quantique, les cours dédiés à l’informatique quantique sont encore plus rares, sans parler de l’expertise sur les différentes spécialités qui la composent. En règle générale, la ressource la plus précieuse et la plus rare devient la base de votre avantage concurrentiel, explique Hazra. Et à l’heure actuelle, dans le domaine quantique, ses habitants possèdent cette connaissance.