Le calcul classique a parcouru un long chemin, passant de la résolution de problèmes mathématiques simples à l'utilisation de ressources supplémentaires pour résoudre des tâches très complexes. Cependant, les limitations du calcul classique l'empêchent de résoudre les défis beaucoup plus complexes auxquels le monde est confronté aujourd'hui, et c'est là que l'informatique quantique entre en jeu.

Bien qu'elle ne soit pas encore disponible commercialement (à grande échelle), l'informatique quantique devrait changer le monde tel que nous le connaissons en apportant la prochaine génération de transformation à la finance, la médecine, le cryptage, l'intelligence artificielle (IA) et de nombreux autres domaines.

De bit à qubit—la transition du calcul classique au calcul quantique

Dans le calcul classique, qui inclut les téléphones, les ordinateurs portables et presque tous les autres appareils, l'information est stockée dans un format binaire. Cette information existe sous forme de bit, qui est soit 0 soit 1.

Dans l'informatique quantique, l'information ne reste pas seulement en 0 et 1 mais peut également exister entre les deux bits simultanément. Ici, l'unité de base de la mémoire n'est pas un bit mais un bit quantique (qubit). Un qubit est créé en utilisant un système physique (électrons ou photons). Étant donné que ces qubits existent essentiellement dans un "état intermédiaire", ils peuvent faire partie de plusieurs arrangements différents en même temps, ce qui est connu sous le nom de superposition quantique. Lorsque différents qubits sont liés ensemble, le processus est connu sous le nom d'intrication quantique. La superposition quantique et l'intrication permettent ensemble à de nombreux qubits de représenter différentes choses en même temps.

L'informatique quantique a été créée pour résoudre des problèmes vastes et non structurés. Elle promet de résoudre des tâches complexes en quelques minutes ou heures, ce qui aurait pris des milliers d'années à un ordinateur classique. Par exemple, en 2019, Google a annoncé avoir atteint la "suprématie quantique" pour la première fois. Leur processeur Sycamore de 54 qubits a pu effectuer un calcul mathématique en 200 secondes, ce qui aurait pris 10 000 ans pour être complété par le superordinateur le plus rapide du monde.

Lorsqu'on parle de la science derrière l'informatique quantique, il est important de noter que l'état dans lequel un qubit existe est extrêmement sensible, et toute interférence pourrait amener le qubit à perdre son état. Par exemple, les ordinateurs quantiques sont extrêmement sensibles à la chaleur. Les collisions de molécules d'air pourraient amener un qubit à perdre ses propriétés quantiques et à revenir à 1 ou 0. Cela est connu sous le nom de décohérence quantique.

La décohérence quantique pourrait provoquer le crash de tout le système.

Comment l'informatique quantique impactera-t-elle les entreprises ?

À mesure que les entreprises se rapprochent de la commercialisation des produits d'informatique quantique, il devient de plus en plus important d'identifier les diverses applications qui en bénéficieront. L'informatique quantique peut être utilisée pour de nombreuses applications pour résoudre des problèmes complexes qui ne peuvent pas être résolus efficacement sur un ordinateur classique. Ces problèmes pourraient concerner un certain nombre de domaines, tels que la chaîne d'approvisionnement et la logistique, l'IA et l'apprentissage automatique, la finance, la cryptographie, les soins de santé, la cybersécurité, l'optimisation du trafic, la prévision météorologique, l'utilisation de l'énergie, etc.

Les limites de l'informatique quantique sont illimitées une fois que les défis matériels et logiciels liés à la mise en œuvre sont résolus. Le principal défi est de s'assurer que les qubits maintiennent leur état de superposition sans être affectés par des influences externes telles que la chaleur ou les vibrations.

Bien qu'il existe de nombreuses industries, il y a quelques thèmes récurrents qui apparaissent lorsque nous discutons de l'informatique quantique—l'optimisation et la recherche. Voici une liste d'applications que l'informatique quantique pourrait améliorer considérablement ou résoudre :

Parlons de quelques domaines clés en détail :

Découverte de médicaments et recherche : Les soins de santé ont été à l'avant-garde en raison de la pandémie de COVID-19. Les entreprises dépensent maintenant des milliards de dollars en découverte de médicaments et en recherche et développement dans le domaine médical, en menant des essais de vaccination, en menant de nouvelles recherches sur les médicaments, en étudiant la biologie moléculaire et d'autres domaines des soins de santé.

L'informatique quantique pourrait aider à raccourcir considérablement les essais cliniques qui prennent des mois ou des années, car toutes les données seraient traitées et simulées à un rythme beaucoup plus rapide. Cela pourrait signifier un temps plus court pour que les médicaments atteignent le marché, des délais d'approbation des médicaments plus courts et des simulations plus courtes. En reconnaissance de ce nouvel avenir quantique, les entreprises de soins de santé investissent dans l'informatique quantique. Par exemple, en janvier 2021, Boehringer Ingelheim, une grande entreprise de soins de santé, a annoncé que la société a conclu un accord de collaboration avec Google Quantum AI pour se concentrer et développer la recherche sur l'informatique quantique dans la recherche pharmaceutique.

Secteur financier : L'un des plus grands domaines où l'informatique quantique devrait faire de grands progrès est le secteur financier, en particulier dans le ciblage des clients, l'analyse prédictive, le profilage des risques et le trading d'instruments ou de marchés financiers. L'informatique quantique devrait améliorer considérablement les méthodes de simulation de Monte Carlo. La simulation de Monte Carlo est une technique mathématique où les chercheurs ou les expérimentateurs peuvent prendre en compte les facteurs de risque lors de la prise de décisions. Elle fournit une gamme de facteurs ou de résultats possibles en fonction des variables données.

L'informatique quantique peut rendre ces simulations beaucoup plus rapides, aidant les entreprises à prendre des décisions beaucoup plus rapidement et à analyser des données complexes. Des poids lourds financiers tels que Barclays et JPMorgan ont été parmi les premières entreprises au monde à s'intéresser à l'informatique quantique pour le secteur financier en collaborant avec IBM sur son réseau IBM Q en 2017.

IA et apprentissage automatique : L'IA et l'apprentissage automatique ont fait de grands progrès dans toutes les industries. La technologie est à l'avant-garde de nombreux domaines en ce moment, tels que la fabrication, la robotique et le développement d'applications, et changera le cours de la vie telle que nous la connaissons. Des tâches telles que la reconnaissance d'images, la reconnaissance vocale et vidéo, la réalisation de prédictions, la détection de fraude et d'autres sont toutes gérées par l'IA et l'apprentissage automatique en arrière-plan.

À mesure que le nombre d'applications augmente, la quantité de données augmente également. Avoir une tonne de données est une bonne chose, mais ne pas savoir comment utiliser ces données présente un défi important. Il est très difficile pour les ordinateurs traditionnels de suivre les besoins opérationnels et de traitement de ces données, qui doivent être très précises et fonctionner à grande vitesse.

C'est là que l'informatique quantique pourrait intervenir. Les problèmes complexes d'IA et d'apprentissage automatique pourraient être résolus en quelques heures au lieu de plusieurs années ! Les investissements dans le domaine ont également commencé à s'accélérer. En juin 2021, des informaticiens dirigés par ETH Zurich ont commencé à mener une exploration précoce pour un apprentissage automatique fiable basé sur l'informatique quantique.

Dernières innovations dans le domaine de l'informatique quantique

Le domaine de l'informatique quantique (tant matériel que logiciel) a vu plusieurs investissements au cours des dernières années. Des entreprises telles que Google, IBM, D-Wave Systems ont publié leurs propres versions d'ordinateurs quantiques à la fois en tant que matériel ou sur le cloud, mais ceux-ci sont encore soumis à des examens minutieux pour déterminer s'ils peuvent être appelés un véritable "ordinateur quantique".

Les entreprises du monde entier ont reconnu le potentiel incroyable de l'informatique quantique et cette reconnaissance s'est manifestée par une augmentation significative des investissements.

Certains des investissements clés de l'année dernière sont listés ci-dessous :

La croissance du service cloud quantique

Le matériel pour développer des ordinateurs quantiques est un défi, retardant sa commercialisation à grande échelle. Les énormes besoins énergétiques ainsi que les problèmes de conception et de développement pour s'assurer que les ordinateurs quantiques sont maintenus stables à des températures sous-zéro sont complexes et coûteux.

Pour surmonter cela, les fournisseurs d'informatique quantique se tournent vers le cloud pour apporter l'informatique quantique à un public plus large. L'une des principales tendances que nous observons dans le domaine de l'informatique quantique est l'intérêt entourant le service cloud quantique.

Dans le service cloud quantique, comme son nom l'indique, les développeurs d'applications et les scientifiques peuvent créer des applications quantiques hybrides et observer les impacts pratiques. Le logiciel permet à la personne d'accéder aux services quantiques via une plateforme de cloud computing. D-Wave Systems, un fournisseur clé dans le domaine de l'informatique quantique a annoncé le lancement de Leap 2, qui est un service cloud quantique. Le logiciel permet aux utilisateurs de résoudre des problèmes comportant jusqu'à 10 000 variables. Étant donné que les services cloud quantiques sont principalement axés sur les développeurs pour le moment, il prend en charge un environnement de développement intégré (IDE) préconstruit, prêt à coder, dans le cloud.

L'ère de l'informatique quantique approche

À mesure que de plus en plus d'entreprises réalisent les avantages possibles de l'informatique quantique une fois qu'elle est commercialisée à grande échelle, les investissements continuent de croître. Franchir les barrières physiques est le premier et le plus grand défi qui attend les chercheurs en informatique quantique. Plusieurs entreprises telles qu'IBM, Google, Microsoft et de nombreuses entreprises de taille moyenne font de grands progrès dans le domaine de l'informatique quantique pour s'assurer que l'informatique quantique est plus une réalité qu'un mythe dans la prochaine décennie.

Édité par Sinchana Mistry