Les promesses de l’informatique quantique

Mai 1981, banlieue de Boston. Quelques dizaines de physiciens et d’informaticiens de premier plan sont réunis à l’occasion d’un colloque organisé par le MIT et IBM. Richard Feynman, prix Nobel de physique, secoue l’assemblée en ébauchant une idée folle : construire un ordinateur quantique. Son intuition est simple : puisque notre univers est quantique, il est sans doute nécessaire de développer un informatique quantique pour le déchiffrer et le modéliser.

Si l’idée originale de l’informatique quantique a déjà plus de 40 ans, sa concrétisation est encore au stade expérimental. Toutefois, elle connaît à l’heure actuelle une phase de remarquable accélération, grâce aux efforts conjoints des entreprises, des chercheurs et des pouvoirs publics. Il faut dire que les enjeux de l’informatique quantique sont monumentaux, tant du point de vue scientifique qu’économique ou géopolitique. Faisons le point.

Qu’est-ce que l’informatique quantique ?

Les principes quantiques

L’informatique quantique se base, comme son nom l’indique, sur les principes de la mécanique quantique. Pour résumer, la mécanique quantique est la théorie fondamentale des particules de la matière et des champs de forces animant les objets. Elle définit des principes clés, souvent peu intuitifs, qui ont révolutionné la compréhension des particules et de leurs interactions.

Parmi eux, le principe de dualité, qui permet d’envisager les particules comme étant à la fois des ondes et des corpuscules. Ou encore le principe de superposition d’états : la physique quantique décrit les objets dans tous les états dans lesquels ils pourraient être simultanément, comme dans l’expérience du chat de Schrödinger. Un autre de ses principes fondamentaux est celui de l’intrication : deux particules intriquées continuent d'interagir quelle que soit la distance qui les sépare. Les technologies quantiques mobilisent ces principes pour accroître leurs capacités ou proposer de nouvelles fonctionnalités.

Le quantique au service des technologies

L’intuition de Feynman était juste : le développement de technologies quantiques est une révolution majeure, et toujours en cours. Les technologies quantiques font déjà bel et bien partie de notre quotidien, par exemple dans les lasers, LED et semi-conducteurs. Mais la révolution quantique en cours est en passe de leur donner une nouvelle dimension, notamment via l’informatique quantique.

Le principe de l’intrication, par exemple, permet une téléportation d’informations sans support physique ou trace, donc sans risque de piratage. La compréhension quantique de la matière offre la possibilité de manipuler des particules, et de capter et simuler leurs interactions avec une précision inégalée. Enfin, la superposition d’états permet de démultiplier la puissance de calcul de nos outils informatiques en envisageant simultanément les différents possibles. A terme, le développement de l’informatique quantique pourrait donc engendrer une véritable révolution en matière de productivité.

Les progrès et défis de l’informatique quantique

L’ordinateur quantique repose sur le qubit, qui est une transposition quantique du bit utilisé par nos ordinateurs actuels. Le bit fonctionne sur un mode binaire, prenant la valeur de “0” ou de “1” pour coder les informations. Le qubit, en revanche, mobilise le principe de la superposition d’état pour prendre simultanément les valeurs “0” et “1”. Sa capacité à effectuer des calculs rapides s’en trouve démultipliée, dans des proportions ouvrant la voie à de vraies révolutions technologiques.

Toutefois, le qubit est compliqué à manipuler et demande un environnement très particulier pour fonctionner. Et si multiplier les qubits permet d’accroître de manière exponentielle les capacités de l’ordinateur, cela n’a en pratique rien de simple. Aujourd’hui, cependant, les grands acteurs de la R&D en informatique et en numérique multiplient les progrès expérimentaux. IBM a construit un premier ordinateur à 20 qubits, Intel se vante d’en avoir créé un de 49 qubits, tandis que Google se targue d’une puce de 72 qubits. Certains espèrent voir naître un ordinateur à 1 million de qubits d’ici la fin des années 2022.

Quarante ans après que l’idée de l’ordinateur quantique a émergé, elle semble donc désormais en passe de devenir une réalité. Mais il faudra donc attendre encore un moment pour voir l’ordinateur quantique s’installer sur nos bureaux.

Quels sont les secteurs concernés par l’ordinateur quantique ?

Le numérique est aujourd’hui présent dans tous les secteurs d’activité. L’informatique quantique peut donc potentiellement ouvrir de nouvelles opportunités dans tous les domaines, permettant par exemple de modéliser des business cases ou développer des algorithmes complexes. Il se révèle toutefois particulièrement intéressant pour une série de secteurs à fort enjeu.

D’une part, l’informatique quantique permet une meilleure compréhension, décomposition et modélisation de la matière. Il offre donc des opportunités très prometteuses dans le domaine de la physique et de la chimie fondamentales ou appliquées. Il est particulièrement intéressant pour la médecine et l’industrie pharmaceutique, pour lesquelles la compréhension des interactions entre les molécules est un enjeu primordial. L’informatique quantique est également surveillé de près par les industriels impliqués dans des domaines touchant aux matériaux.

Par ailleurs, tous les secteurs d’activité liés à l’information, à la communication, aux réseaux et au traitement de données se préparent à vivre une révolution quantique. En matière de communication, la rapidité de calcul de l’ordinateur quantique a le potentiel de permettre de “craquer” la plupart des techniques de cryptage actuelles. En parallèle, le quantique permet de mettre en œuvre de nouvelles formes de communications chiffrées inviolables, en téléportant l’information sans laisser de trace ni passer par un support physique. Par ailleurs, l’informatique quantique peut accomplir des prodiges en matière de traitement de données et d’algorithmes, qui sont en passe de révolutionner de nombreux secteurs comme la finance, en permettant d’augmenter encore la rapidité du trading automatisé.

La puissance de calcul de l’ordinateur quantique permet également de développer des capteurs extrêmement performants. Ceux-ci représentent une belle opportunité pour le secteur de l’automobile, mais aussi l’aérospatial, et notamment les satellites. Elles pourraient également permettre à l’armement ou aux technologies de surveillance d’entrer dans une nouvelle ère…

Quelle est la stratégie française en matière d’informatique quantique ?

Sans surprise, la révolution quantique est donc un enjeu de taille pour les États d’un point de vue économique mais aussi stratégique et géopolitique. Ceux-ci se livrent une concurrence rude en la matière, n’hésitant pas à investir des milliards pour soutenir la R&D. L’Europe n’est pas en reste puisque l’Union européenne a mobilisé 1 milliard d’euros dans le cadre du programme Quantum. Côté français, le président Emmanuel Macron a annoncé début 2021 un effort d’1,8 milliard d’euros sur cinq ans. Celui-ci cible en particulier le développement massif de l’informatique quantique.

La stratégie française s’appuie sur un triptyque : d’une part, les pôles universitaires ; d’autre part, les grandes entreprises comme le fabricant de supercalculateurs Atos, ou le géant Thalès ; et enfin, un écosystème de startups innovantes, émanant de laboratoires de recherche, comme Pasqal, Quandelas, Muquans ou encore Alice & Bob, qui vient de lever 27 millions d’euros. Loin d’être en reste en matière de technologies quantiques, la France affirme ses ambitions. Toutefois, la vision à long terme des acteurs de l’industrie française reste moins développée que celle de ses concurrentes anglo-saxonnes ou asiatiques.

Le Crédit Impôt Recherche au service de la révolution quantique

En parallèle des investissements publics spécifiquement ciblés vers les technologies quantiques, d’autres mécanismes de financement public peuvent être mobilisés pour vos projets de R&D en la matière. C’est le cas, par exemple, du Crédit Impôt Recherche, qui pourra financer vos investissements tant matériels qu’humains.

Le CIR concerne les projets innovants de recherche fondamentale, de recherche appliquée ainsi que de développement expérimental quel que soit le secteur d’activité. Le taux du CIR s’élève à 30% des dépenses éligibles jusqu’à 100 millions d’euros par an, et 5% ensuite. Si vous souhaitez estimer le montant dont vous pourriez bénéficier, nous vous invitons à utiliser notre calculateur.

N’hésitez pas à contacter l’équipe de Myriad Consulting pour définir les dispositifs d’incitation fiscale et de soutien à l’innovation auxquels votre entreprise est éligible. Nous établissons et mettons en œuvre avec vous votre stratégie de financement pour accompagner vos projets innovants et vous aider à prendre part à la révolution quantique !

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