L’informatique quantique fait l’objet de promesses spectaculaires depuis des années. Pourtant, il n’est pas toujours facile de savoir où en est vraiment le domaine. Dans cet article, nous faisons donc le point sur son fonctionnement, ses obstacles et ses perspectives. Vous retrouverez aussi nos autres analyses dans la rubrique Technologie.
Qu’est-ce que l’informatique quantique ?
Un ordinateur classique manipule des bits, qui valent 0 ou 1. En revanche, un ordinateur quantique manipule des qubits. Ces derniers exploitent deux phénomènes physiques :
- La superposition : tant qu’il n’est pas mesuré, un qubit combine les états 0 et 1.
- L’intrication : plusieurs qubits sont liés, si bien que l’état de l’un dépend de celui des autres.
Grâce à ces propriétés, certains algorithmes résolvent des problèmes précis bien plus vite. Attention toutefois à une idée reçue. En effet, un ordinateur quantique n’est pas plus rapide en général. Il ne remplacera donc pas votre PC. Au contraire, il servira d’accélérateur pour certains calculs.
Où en est l’informatique quantique aujourd’hui ?
Les machines actuelles appartiennent à l’ère dite NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum). Elles comptent de quelques dizaines à quelques milliers de qubits physiques. Cependant, ces qubits restent bruités et commettent des erreurs. Ces machines servent donc surtout à la recherche et aux tests d’algorithmes. Pour l’instant, leur avantage sur des problèmes industriels réels reste à démontrer.
L’enjeu de la décennie est ainsi le passage aux qubits logiques. Il s’agit de qubits fiables, construits à partir de nombreux qubits physiques. Pour cela, les chercheurs utilisent la correction d’erreurs quantiques. C’est d’ailleurs le principal indicateur de progrès à suivre.
Les grands défis à relever
Avant d’atteindre cet objectif, plusieurs obstacles doivent encore être levés :
- La décohérence : au moindre contact avec leur environnement, les qubits perdent leur état quantique.
- La correction d’erreurs : chaque qubit logique exige de nombreux qubits physiques.
- Le passage à l’échelle : le câblage, le contrôle et le refroidissement deviennent très complexes.
- Les compétences : il faut également inventer de nouveaux outils et former des spécialistes.
Les technologies de qubits en compétition
Contrairement à l’informatique classique, aucune technologie ne s’est encore imposée. Plusieurs approches avancent donc en parallèle :
- Les circuits supraconducteurs, refroidis près du zéro absolu et parmi les plus matures.
- Les ions piégés, réputés pour la précision de leurs opérations.
- Les atomes neutres, manipulés par laser et prometteurs pour monter en taille.
- La photonique, qui utilise la lumière.
- Les qubits de spin, qui pourraient profiter des usines de semi-conducteurs.
Les applications de l’informatique quantique
Chimie, matériaux et santé. C’est l’application la plus naturelle. En effet, la nature est elle-même quantique. Un ordinateur quantique est donc bien placé pour simuler des molécules. Les retombées pourraient concerner les médicaments, les batteries ou les catalyseurs.
Optimisation et logistique. Certains problèmes de planification pourraient aussi en bénéficier. Néanmoins, les gains restent à confirmer face aux algorithmes classiques, qui progressent eux aussi.
Finance et intelligence artificielle. Enfin, des travaux explorent l’analyse de risque et l’apprentissage automatique. Ces pistes restent toutefois exploratoires.
Cryptographie : une menace à anticiper
Un ordinateur quantique puissant pourrait casser RSA et les courbes elliptiques. Or ces algorithmes protègent aujourd’hui la plupart de nos échanges. Personne ne sait quand une telle machine existera. Pourtant, le risque est déjà réel. En effet, des données interceptées aujourd’hui pourraient être déchiffrées demain. C’est la stratégie dite « harvest now, decrypt later ».
La réponse s’appelle la cryptographie post-quantique. Ces nouveaux algorithmes résistent aux attaques quantiques et fonctionnent sur nos ordinateurs actuels. Ainsi, le NIST a publié ses premiers standards en 2024. En France, l’ANSSI recommande par ailleurs une transition progressive. Les entreprises ont donc intérêt à inventorier dès maintenant leurs usages cryptographiques.
L’informatique quantique en France et en Europe
La France s’est dotée d’une stratégie nationale sur les technologies quantiques dès 2021. Son écosystème compte aussi plusieurs startups reconnues. Par exemple, Pasqal, Alice & Bob et Quandela misent chacune sur une approche différente. De plus, l’Europe soutient l’installation d’ordinateurs quantiques dans ses centres de calcul.
L’avenir de l’informatique quantique : ce qu’il faut retenir
L’avenir de l’informatique quantique ne se jouera pas en un jour. D’abord, la correction d’erreurs devra être maîtrisée à grande échelle. Ensuite, les machines hybrides, mêlant calcul classique et quantique, devraient se développer. Pour les entreprises, la priorité est donc double. D’une part, il faut suivre le domaine sans céder à l’effet d’annonce. D’autre part, il faut préparer dès aujourd’hui la migration vers la cryptographie post-quantique.