kiss my frogs
Contribuer
Twitter Facebook LinkedIn RSS
[ Rechercher ]
Accueil Contribuer TwitterTwitter FacebookFacebook LinkedInLinkedIn RSSRSS

Depuis des années, la course à l’ordinateur quantique dont les potentialités semblent infinies rythme les recherches de la sphère scientifique. Et attire le regard des grandes entreprises. Derrière les fantasmes qui lui sont associés et les espoirs d’une révolution annoncée, que cache cet ordinateur d’un genre nouveau?

« La première entreprise qui sera capable de maîtriser l’informatique quantique à grande échelle avec un système de qubits stable deviendra la nouvelle entreprise du XXIe siècle » égraine David Rousset, Program Manager au sein de la division Windows chez Microsoft et expert de la question. Cette course au qubit, l’unité de mesure de la puissance de la machine quantique, rythme la création de l’ordinateur du futur.

Pendant de nombreuses années dans les laboratoires, seule une dizaine de qubits arrivaient à être alignés à l’intérieur d’un processeur, insuffisant pour dépasser celui d’un ordinateur classique. En 2011, D-wave, une entreprise canadienne, affirme avoir inventé un processeur de 128 qubits puis en 2016, de 2000 qubits. Effet d’annonce, réel ordinateur quantique ou faux jumeau ?

Bien qu’il ait été acquis par Google ou la NASA, peu ont pu l’approcher. Mais des informations ont filtré : la machine effectue un type de calcul particulier, mais serait très éloignée de la boîte quantique tant désirée. Google a également déclaré avoir atteint le Graal de 72 qubits, mais son processeur a finalement été retoqué par la communauté scientifique pour cause d’un taux d’erreurs trop élevé. La révolution annoncée semble buter face aux limites de nos connaissances. Mais alors, pourquoi tant d’acharnement ? Ces « qubits » vont-ils sauver le monde et ringardiser les « bits » ?

La loi de Moore ne fait plus loi

L’ordinateur classique repose sur un système de numérotation binaire nommé par convention 0 et 1 — les bons vieux bits. Si on lui demande quelque chose, il l’exécutera ; stocker ou traiter des informations, résoudre des problèmes. Simple, basique : pas de pensée complexe même chez les superordinateurs. Mais pour nos unités centrales, la vraie menace ne relève pas de la servitude, mais des conjectures formulées par Gordon Moore (cofondateur de la société Intel) en 1965. Selon lui, le nombre de transistors double tous les 18 mois, doublant en parallèle et de façon exponentielle, la puissance de calculs des puces. Sa prédiction s’est (aussi) auto réalisée sur la puissance des processeurs. L’homme avait également annoncé en 1997 que cette croissance ralentirait aux environs de 2017, conséquence de la miniaturisation de l’informatique.

Moore avait vu juste. Sa prédiction se heurte aujourd’hui à une double limite. D’un côté, des calculateurs de plus en plus gros qui deviennent impossibles à ventiler. De l’autre, des composants rapetissés jusqu’à l’extrême. « Les derniers processeurs des smartphones produits par Snapdragon [famille de systèmes sur puces] sont fabriqués à dix nanomètres, explique David Rousset. Les plus optimistes espèrent viser sept, voire cinq nanomètres ». Inexorablement, la limite atomique va donc être atteinte. Problème : soumises à l’échelle de l’infiniment petit, les lois de la physique changent ; les particules peuvent se situer à plusieurs endroits en même temps et la matière se comporte comme une onde. « Cela signifie qu’une particule ne va plus suivre le chemin qui lui est assigné et passer à travers les matériaux. Cela créera une décohérence dans le processeur et tout sera fini. » Impossible d’aller plus loin : c’est l’effet tunnel. « La règle de Moore, telle que nous la connaissons aujourd’hui, deviendra inopérante d’ici 3 à 4 ans maximum ».

L’énergie et la matière, une liaison dangereuse

Pour tutoyer l’infini, nous devons donc inventer de nouveaux processeurs, quantiques par exemple. Ces processeurs ne contiennent pas de bits, mais des qubits (quantum + bit). Contrairement aux bits qui ne peuvent prendre que deux états, le qubit peut s’approprier une infinité de valeurs comprises entre un et zéro. De quoi démultiplier de façon exponentielle la puissance de nos ordinateurs, mais au prix d’une modification radicale de leur mode de fonctionnement. En informatique classique, le résultat demeure déterministe ; en informatique quantique, il relève d’un calcul probabiliste.

« Imaginez que vous deviez trouver la sortie d’un labyrinthe, illustre David. Un programme classique va essayer de manière séquentielle plusieurs chemins pour atteindre l’issue. Un processeur quantique lui, va effectuer immédiatement le calcul de tous les parcours possibles dans le labyrinthe, va indiquer qu’il est sorti, sans pouvoir expliquer par quel chemin il est passé. »

Une logique à laquelle le cerveau humain est inadapté. Sans remonter jusqu’à la Grèce antique, les chercheurs veulent prouver l’existence des atomes dès la fin du XIXe siècle. Dans un premier temps, ils parviennent à la révéler grâce à la diffraction des rayons X. Puis, Max Planck ébranle la physique classique : les échanges d’énergie avec la matière se font par quantités infinitésimales : les « quanta », pluriel latin de « quantum » (combien). Enfin, le coup de massue à la physique traditionnelle sera porté par la modélisation cohérente de l’atome. La physique quantique s’imbrique alors dans la physique contemporaine. Une révolution conceptuelle qui contamine les champs philosophiques (remise en cause du déterminisme) et littéraires (prémices des ouvrages de science-fiction).   

Bit et qubit : l’un n’ira pas sans l’autre

En rencontrant l’informatique, la mécanique quantique doit résolument donner naissance à une machine de guerre. Pourtant, la fabriquer s’apparente aux travaux d’Hercule. « Le qubit est extrêmement sensible au magnétisme terrestre, à la lumière et à la température, détaille David Rousset. Il doit être construit dans une boîte réfrigérée proche du zéro absolu. » Victime aussi de décohérence (quantique), il s’autodétruit rapidement. Sans oublier la téléportation (quantique) : quand deux particules sont intriquées, même à des années-lumière, la modification de l’état de l’une va également changer l’état de l’autre.

« Ceux qui travaillent dans la mécanique ou la physique quantique ont souvent du mal à comprendre eux-mêmes ce qu’ils accomplissent ! » (David Rousset)

Pour apprivoiser l’ordinateur quantique, nous aurons donc besoin de l’ordinateur antique. En théorie, nous sommes capables de créer des calculateurs quantiques, mais encore faut-il aussi que nous concevions les programmes en mesure de les faire carburer. « IBM, Google, Microsoft… Toutes ces grandes entreprises utilisent des simulateurs de qubits sur des ordinateurs classiques, confirme David Rousset. Tout est à imaginer et les processeurs binaires nous y aideront ». Quant à nos smartphones, ils fonctionneront avec des processeurs traditionnels pendant quelques années (lumières ?).

CO2, IA ou génétique

S’il n’est pas encore au point, l’ordinateur quantique ouvre des perspectives étourdissantes. David Rousset s’enthousiasme : 

« Avec un calculateur qui alignera entre 100 et 200 qubits stables, nous pourrons supprimer la pollution dans le mondeCe ne sont que des projections, mais nous deviendrons capables de transformer le CO2 dans l’atmosphère ou de créer des matériaux supraconducteurs pour lutter contre la déperdition d’énergie lors de son acheminement. »

À puissance de calcul égal, l’ordinateur quantique consommera moins d’électricité. Mais ses champs d’application dépasseront largement l’environnement. La perspective de modéliser certaines molécules inaccessibles bousculera la chimie, la santé et particulièrement la génétique. « 95 % du génome est actuellement inexploré, car considéré il y a peu comme non codant, explique l’ingénieur. Avec ces néo-calculateurs, nous pourrons comprendre si cette partie du génome influe sur l’être humain. » 

Dans le domaine de l’intelligence artificielle spécialisée, l’ordinateur quantique renouvellera l’apprentissage automatique (machine learning) et l’exploitation du big data. Il ouvrira aussi la porte à la création de mondes 3D virtuels ex nihilo pour l’industrie du jeu vidéo. « Sur un ordinateur classique, nous piochons dans un catalogue d’objets préexistants, et les mécanismes de jeux sont figés, détaille David Rousset. Avec le quantique, l’univers s’adaptera au comportement du joueur et fera interagir les mondes virtuels et réels. » Seul un domaine résistera encore et toujours à l’envahisseur quantique : la blockchain, que David qualifie d’algorithme « post-quantique, tellement parfait que rien ne peut le casser ».

Une course à trois

Face aux investissements nécessaires, seuls les géants pourront construire l’ordinateur quantique. En tête de course, la Chine et les États-Unis. « En France, on a tendance à beaucoup réfléchir avant d’agir, juge l’ingénieur. D’autres pays n’ont aucun état d’âme. » Et de citer l’exemple de l’intelligence artificielle spécialisée pour laquelle la France a « raté le coche », condamnée à dépendre des data centers chinois et américains.

« C’est bien qu’il y ait aujourd’hui un plan IA, mais c’est trop coûteux de démarrer à zéro. »

À l’instar de toutes les innovations capables d’accoucher du meilleur comme du pire, David Rousset projette : « on pourrait l’utiliser pour créer des armes chimiques encore plus perfectionnées ou recourir à des manipulations eugénistes ». À l’heure de l’affaire Cambridge Analytica, gardons à l’esprit que de tels ordinateurs seront en mesure de collecter et recouper un nombre infini de données personnelles. Savoir quelles limites poser à leur exploitation sera donc un impératif absolu. La Commission européenne a récemment annoncé 1 milliard d’euros d’investissement dans les technologies quantiques, dans le cadre d’un plan plus large de 50 milliards pour « l’industrie 4.0 ». Gageons que la France et l’Europe puissent proposer une utilisation éthique du potentiel quantique sans en rater le train.

De Star Trek à la spiritualité cosmique

Protégé par de grandes boîtes noires capables de résister au champ magnétique terrestre, l’ordinateur quantique ne trônera pas sur nos bureaux avant plusieurs décennies, prédit David Rousset.

« Pour les chercheurs, l’accès y sera restreint et se fera à travers le cloud. Ensuite, si nous parvenons à maîtriser les processus de fabrication, nous pourrons commencer à imaginer une approche plus grand public. »

En attendant, l’ordinateur quantique suscite autant de fantasmes que la physique éponyme. Scientifiques et profanes se retrouvent confrontés à cette aporie : peut-on nier l’existence de quelque chose sous prétexte qu’elle n’est pas conforme à l’idée que nous nous en faisons ? Les postulats loufoques et les punchlines aguicheuses fusent, à la frontière du rêve ou de l’arnaque intellectuelle. « En conférence, on entend parfois que 300 qubits représentent plus que la totalité des atomes de l’univers… invérifiable, pour le moment », clarifie l’ingénieur.

La dimension métaphysique de la mécanique quantique favorise ainsi l’émergence de gourous atomiques new-age. Bien loin de Star Trek, ils parlent de téléportation pour mieux manipuler le quidam. « Auprès des chercheurs, la physique quantique est si contre-intuitive qu’elle force d’abord l’humilité », juge David Rousset. En physique comme en informatique quantique, tourner ses yeux vers les étoiles exige de garder la tête froide. 

Publié le 26 avril 2018 -

Microsoft respecte votre vie privée. Veuillez consulter notre Déclaration de confidentialité.

Les commentaires sont fermés pour cet article