Ordinateur quantique : test effectué, utilisation dans le monde réel très éloignée

En informatique classique, la chaleur conspire avec le temps pour imposer des contraintes au possible. À l'ère des tubes à vide, de longs calculs ne pouvaient pas être effectués car l'équipement s'épuiserait.

À la mi-septembre, un document de recherche rédigé par des scientifiques de 14 institutions et laboratoires, dirigé par Google AI Quantum à Mountain View, est apparu sur un site Web de la NASA. (Source : Googleblog)

Le gouvernement n'a plus à s'agiter pour avoir accès à des communications sécurisées sur les réseaux sociaux, car l'ordinateur quantique, dont l'arrivée vient d'être réclamée , rendra la sécurité cryptographique redondante.

Ce qui est revendiqué et contesté

À la mi-septembre, un article de recherche rédigé par des scientifiques de 14 institutions et laboratoires, dirigé par Google AI Quantum à Mountain View, est apparu sur un site Web de la NASA et a disparu de manière énigmatique, laissant les communautés scientifiques et mathématiques dans son sillage. Leur excitation n'était pas injustifiée, car le journal avait affirmé suprématie quantique — le développement d'une machine quantique nommée Sycamore qui peut résoudre des problèmes que les ordinateurs classiques ne peuvent pas, pour des raisons pratiques.

En informatique classique, la chaleur conspire avec le temps pour imposer des contraintes au possible. À l'ère des tubes à vide, de longs calculs ne pouvaient pas être effectués car l'équipement s'épuiserait. Les circuits intégrés semi-conducteurs modernes génèrent également de la chaleur, pas assez pour brûler, mais assez pour ralentir. Google prétend que Sycamore a résolu un problème en 200 secondes environ, ce qui aurait pris environ 10 000 ans à un superordinateur de pointe. Les résultats – dans l'article qui avait disparu de manière énigmatique – sont officiellement apparus dans Nature mercredi, cimentant l'affirmation selon laquelle un seuil informatique, anticipé depuis que Paul Benioff, Richard Feynman et Yuri Manin ont ouvert la discussion dans les années 1980, a été franchi.

Pendant ce temps, des chercheurs d'IBM ont contesté la découverte de Sycamore, estimant que l'ordinateur classique avait un retard de 10 000 ans parce qu'il était configuré de manière inefficace. Selon eux, donner un coup de pied aux pneus et nettoyer les bougies réduirait l'écart main dans la main. L'affaire reste en suspens jusqu'à ce qu'IBM réplique le test de référence. Selon la méthode scientifique, la question reste ouverte jusqu'à ce qu'elle publie ses propres découvertes.

Plusieurs états

Depuis que le Premier ministre canadien Justin Trudeau a exposé l'informatique quantique pour un journaliste agaçant de l'Institut Périmètre de physique théorique, il ne reste pas grand-chose à expliquer. Qu'il suffise de dire que tandis que les machines classiques traitent des bits d'information représentés par les états 0 et 1, représentant l'activation et la désactivation, les machines quantiques manipulent des qubits ou des bits quantiques. Ils ont deux propriétés qui peuvent traiter des données d'ordres de grandeur supérieurs : la superposition et l'intrication.

Bien que la nature des mondes quantique et grossier soit fondamentalement différente, ceux-ci peuvent être illustrés par l'analogie du chat de Schrödinger, un malheureux animal piégé dans une boîte contenant quelque chose de potentiellement mortel, comme une cartouche de gaz toxique. Dans le monde grossier, nous supposons que le chat est vivant jusqu'à ce que le gaz soit libéré, après quoi il est mort. Mais au niveau quantique, les phénomènes ne s'effondrent dans un état que lorsqu'ils sont observés. À tous les autres moments, ils existent dans tous les états possibles. Le chat n'est vu mort ou vivant que lorsque l'observateur ouvre la boîte. A tout autre moment, il est à la fois mort et vivant, en état de superposition. Aussi, si le chat peut déclencher le gaz accidentellement, son état et celui de la bonbonne sont inextricablement liés.

Il s'agit d'un enchevêtrement, qu'Einstein a qualifié d'action effrayante à distance. Deux particules subatomiques intriquées pourraient être à des années-lumière l'une de l'autre, et pourtant liées. Les ordinateurs quantiques utilisent ces deux propriétés pour atteindre des vitesses et des espaces de calcul qui détruiraient une machine classique, en codant les données dans des états quantiques et en effectuant des opérations quantiques dessus.

Sundar Pichai avec l'un des ordinateurs quantiques de Google dans le laboratoire de Santa Barbara, Californie, États-Unis. (Photo via Reuters)

Des kilomètres à parcourir

Que signifie pour vous et moi l'arrivée de l'informatique quantique ? Pas beaucoup. Pas tout de suite. Parce que Sycamore n'a effectué qu'un test de référence qui n'a aucune utilité réelle, et Google ne peut pas le déployer pour atteindre la domination mondiale la semaine prochaine. Même si elle a démontré sa suprématie quantique, cela pourrait prendre des années ou des décennies pour que la technologie soit disponible gratuitement.

Les qubits ne sont stables qu'à des températures cryogéniques, et seuls les gouvernements et les grandes entreprises peuvent espérer conserver un ordinateur quantique sur place. Le reste d'entre nous devrait dépendre du cloud computing et du logiciel en tant que service. Pas la plate-forme la plus brillante si vous aspirez à pirater les lumières du jour de Gmail, par exemple.

Mais au départ, les gouvernements et les entreprises seraient les seuls utilisateurs de l'informatique quantique, car eux seuls sont intéressés par les questions auxquelles elle répond. L'ordinateur quantique a été proposé par Feynman pour modéliser les systèmes quantiques. Désormais, il sera utilisé dans les laboratoires pour modéliser des systèmes qui n'existent dans le monde réel que dans des conditions extrêmes, comme dans le Grand collisionneur de hadrons.

Un composant de l'ordinateur quantique de Google dans le laboratoire de Santa Barbara, Californie, États-Unis. (Photo via Reuters)

Les laboratoires seraient en mesure de produire des travaux de pointe sans avoir à investir dans des infrastructures à grande échelle et n'auraient peut-être pas à collaborer entre les pays et les continents. Les ordinateurs quantiques seraient également utiles pour les tâches qui traitent d'énormes quantités de données. L'exploration de données et l'intelligence artificielle en seraient les principaux bénéficiaires, ainsi que les sciences qui traitent des volumes de données, de l'astronomie à la linguistique.

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Le côté obscur

Le côté obscur de l'informatique quantique est l'effet perturbateur qu'elle aura sur le cryptage cryptographique, qui sécurise les communications et les ordinateurs. Le cryptage dépend de très grands nombres premiers, qui servent de graines à partir desquelles les clés cryptographiques sont générées et échangées par les parties à une conversation. Cela fonctionne parce que le cryptage et le décryptage sont opérationnellement asymétriques. Il est plus facile pour un ordinateur de multiplier de très grands nombres premiers que de factoriser un produit jusqu'à ses nombres premiers constitutifs. Ce différentiel maintient vos messages WhatsApp privés, mais si les chances étaient compensées par des ordinateurs exponentielment puissants, la confidentialité en ligne serait morte.

La technologie n'est pas toujours la solution. Souvent, cela crée de nouveaux problèmes, et la solution réside dans la loi. Longtemps après la naissance des médias sociaux et de l'intelligence artificielle, il y a maintenant des demandes pour les réguler. Il serait prudent de développer un cadre réglementaire pour l'informatique quantique avant qu'elle ne devienne largement disponible. Il s'agit d'une technologie transformatrice dont les utilisations futures, dans un large éventail de secteurs allant de l'analyse de données à la géopolitique, ne peuvent être pleinement anticipées. En ce sens, c'est un peu comme la technologie nucléaire, qui a été réglementée par un régime mondial 23 ans après Hiroshima par le Traité de non-prolifération. Il serait utile de réglementer dès maintenant l'informatique quantique, ou du moins de définir les limites de son utilisation légitime.

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