La puissance de calcul du nouvel ordinateur de la société américaine est deux fois supérieure à celle du Zuchongzhi de la Chine, le plus puissant à ce jour.
Le développement de l’informatique quantique, qui devrait révolutionner l’informatique telle que nous la connaissons en augmentant de manière exponentielle la puissance de calcul des machines, a fait des progrès remarquables ces dernières années. La dernière en date vient d’IBM : l’entreprise américaine dévoilera Eagle, son processeur quantique de 127 bits, ou qubits, lors de son propre événement mardi. Sa puissance double celle du Zuchongzhi, développé par des ingénieurs de l’Université des sciences et des technologies de Chine et de l’Université Tsinghua de Pékin, qui était jusqu’à présent le plus avancé et qui, selon ses créateurs publiés dans la revue Science, avait réussi à résoudre en trois minutes environ un problème de génération de nombres aléatoires dans lequel les superordinateurs classiques les plus puissants de la planète auraient investi 600 millions d’années.Le nouveau processeur d’IBM a la capacité de pulvériser cette marque. « Eagle est une étape importante car il franchit la barrière des 100 qubits. Il a déjà atteint la limite à partir de laquelle sa puissance de calcul ne peut plus être simulée avec des processeurs classiques », explique par vidéoconférence Zaira Nazario, responsable technique de l’entreprise pour la théorie et les applications de l’informatique quantique. Selon la société elle-même, le nombre de bits classiques nécessaires pour atteindre la puissance de calcul du processeur de 127 qubits est supérieur au nombre total d’atomes des 7,5 milliards de personnes vivant aujourd’hui. Pour cela, leur puissance devra être de l’ordre d’un million de qubits. « L’arrivée du processeur Eagle est une étape importante vers le jour où les ordinateurs quantiques pourront dépasser les ordinateurs classiques à des niveaux significatifs », a déclaré l’Espagnol Dario Gil, vice-président et directeur de la recherche d’IBM, dans un communiqué. La société technologique a pour objectif de mettre au point un nouveau processeur de 433 qubits l’année prochaine et, d’ici 2023, un processeur de 1 121 qubits.

IBM et Google mènent la course pour produire le premier ordinateur quantique commercial, une compétition à laquelle participent également d’autres entreprises comme Microsoft et Intel. Au niveau des affaires, parce qu’au niveau géopolitique, la partie est jouée par les États-Unis et la Chine, avec l’Europe comme observateur. Si nous poursuivons cette lecture, les États-Unis peuvent marquer un but, bien qu’ils aient toutes les chances de perdre le match. Les chiffres sont têtus lorsqu’il s’agit d’investissement en R&D. Et les dépenses de la Chine sont inégalées : entre 2017 et 2020, elle a consacré quelque 10 milliards de dollars à des programmes d’informatique quantique dans ses centres de recherche. Les États-Unis veulent s’engager à verser 1,2 milliard de dollars d’ici à 2023, tandis que l’UE investira 1 milliard de dollars d’ici à 2026.

La physique théorique devenue technologie

Comme son nom l’indique, l’informatique quantique exploite la nature quantique fondamentale de la matière au niveau subatomique pour offrir la possibilité d’augmenter considérablement la puissance de calcul. Les ordinateurs classiques fonctionnent avec un système binaire : celui des chiffres 0 et 1 (d’où le terme numérique). Ces 0 et 1, les bits, sont traduits dans le monde physique en petits courants électriques qui sont produits dans des transistors. Sur une puce moderne de pointe se trouvent des milliards de transistors, capables d’effectuer des opérations complexes en quelques secondes. Mais quels que soient les progrès de la miniaturisation, il arrivera un moment où l’on ne pourra plus faire tenir de transistors sur une seule puce.

L’informatique quantique fait tomber ces barrières physiques avec une proposition qui défie l’entendement : au lieu d’utiliser des transistors qui peuvent générer des états 0 ou 1, elle utilise des bits dits quantiques, ou qubits, qui peuvent être à 0 ou 1 et aussi dans une superposition des deux états. Cette superposition d’états, ainsi que d’autres propriétés comme l’intrication quantique, est ce qui rend possible une puissance de calcul exponentiellement plus élevée (le nombre d’opérations croît de façon exponentielle, deux fois n). Avec deux qubits, vous pouvez effectuer quatre opérations ; avec 10, 1 024, et ainsi de suite.

Son développement

Le développement de l’infrastructure nécessaire pour accueillir et exploiter les qubits est extrêmement complexe. Ils utilisent des micro-ondes, des pièges à ions ou des anneaux supraconducteurs. Les ingénieurs ont dû faire face à des problèmes tels que le refroidissement du processeur (les qubits doivent fonctionner à des températures proches du zéro absolu, -273 degrés Celsius) ou l’isolation totale de leur environnement, car toute interaction (comme le bruit) peut les déstabiliser.

Il est difficile de savoir jusqu’où iront ces nouveaux ordinateurs s’ils continuent à être perfectionnés. Pour l’instant, on s’attend à ce qu’ils stimulent considérablement la recherche sur les nouveaux matériaux, le développement de médicaments, l’exploration de l’univers ou la résolution de problèmes liés à l’apprentissage automatique, la technique d’intelligence artificielle la plus prometteuse du moment.

La cryptographie d’aujourd’hui serait exposée lorsque l’informatique quantique atteindrait un certain degré de maturité. « Si vous créez une technologie révolutionnaire, vous avez également la responsabilité d’atténuer les risques qui l’accompagnent », déclare M. Nazario. « Dans ce cas, d’autres mécanismes cryptographiques ont été développés que l’informatique quantique ne peut pas briser. Les institutions qui souhaitent préserver la sécurité de leurs données pendant des décennies devraient déjà s’intéresser à ces méthodes.