Considérée comme utopie il y a quelques années, l’informatique quantique est désormais un véritable sujet de société. De par sa nature complexe, cette technologie est plus une invention qu’une innovation tant elle diffère des ordinateurs classiques. Contrairement à ces derniers, les ordinateurs quantiques peuvent exécuter plusieurs instructions en même temps, permettant de résoudre des problèmes qui nécessitent actuellement des années de calcul. Encore au stade de recherche, leur évolution rapide impose aux entreprises et dirigeants d’en comprendre les principes et les enjeux. La course à la révolution quantique étant lancée, les acteurs du numérique comme Google investissent des milliards pour commercialiser le premier calculateur qui changera le monde.

Des algorithmes puissants pour une météo précise

Prédire la météo a des enjeux bien plus cruciaux que de planifier sa randonnée du week-end. Cela permet de sauver des vies lors de l’apparition de phénomènes extrêmes et d’anticiper les pertes matérielles. Si une potentielle catastrophe naturelle est annoncée suffisamment en avance, les préparations en seront d’autant plus efficaces et ciblées. Cependant, en plus d’être un exercice complexe, rares sont les prévisions fiables à 100 %.

En effet, les météorologistes doivent analyser une multitude de facteurs dynamiques en interaction permanente comme la température de l’air, la pression et la densité atmosphérique. Cette quantité colossale de données pose des problèmes pour l’informatique actuelle, même pour les supercalculateurs ; ils sont tout simplement trop lents pour établir des prédictions parfaites en temps réel. Or, un atout majeur de l’ordinateur quantique est sa capacité de traitement rapide de gros volumes de datas.

À terme, les algorithmes quantiques anticiperont la création du moindre nuage, une aubaine pour un secteur comme l’agriculture qui pourra optimiser sa consommation d’eau. Il s’agit donc d’une véritable technologie de rupture. Mais à quoi est due une telle différence de puissance ? C’est ce que nous allons approfondir juste après.

L’informatique quantique au service de la médecine

La mise sur le marché d’un médicament est un processus long et complexe. Il peut se passer une dizaine d’années de tests avant de proposer une solution aux malades. Parfois, un produit sur lequel un laboratoire pharmaceutique a investi des centaines de millions d’euros en essais cliniques échoue à atteindre les officines.

Utiliser l’informatique quantique en recherche médicale pourrait réduire significativement le temps et coût de développement d’un remède. C’est pour cela que parmi les innovations dans le domaine de la santé, celle-ci est très attendue.
Nous avons vu que la technologie quantique peut analyser rapidement une quantité de données qu’aucun ordinateur actuel ne saurait exploiter. Cela est envisageable grâce à la différence entre les bits et les qubits.

L'informatique quantique se base sur la différence entre les bits et les qubits

Différence de valeur de l’information entre les bits et les qubits
Crédit : Tom Collomb

L’unité de base en informatique classique est le bit, qui a soit la valeur 0 ou 1. C’est le transistor, un composant électronique qui la fournit. La fonction de cet élément essentiel peut être résumée à celle d’un interrupteur qui laisse passer l’électricité ou non, mais nous y reviendrons.
Le qubit quant à lui recourt aux principes particuliers de la physique quantique. À l’instar du célèbre chat de Schrödinger, il représente en permanence plus ou moins 0 et 1 tant qu’il n’est pas mesuré.

Pour un nombre dérisoire de qubits par rapport aux bits, il est permis d’effectuer des calculs très complexes. Par exemple, pour modéliser la molécule de pénicilline, il faut 1086 bits (un 1 suivi de 86 zéros, ça donne le vertige !) mais seulement 286 qubits.
La simulation des combinaisons moléculaires et de leurs effets sur l’humain est alors possible en utilisant très peu de ressources.

« Si j’avais 300 qubit, j’aurais une puissance de calcul plus élevée que tous les ordinateurs du monde connectés ensemble. »
Michelle Simons, physicienne quantique, le 26 mai 2012 à Sydney. Vidéo TEDx.

La cybersécurité face à la menace quantique

La cryptographie est certainement le domaine qui va subir les transformations les plus radicales avec l’avènement de l’informatique quantique. Consciemment ou non, nous utilisons en permanence des systèmes de chiffrement que ce soit pour nos comptes bancaires ou nos adresses mail.

Pour qu’un programme malveillant puisse trouver nos mots de passe, il lui faudrait tester toutes les combinaisons des touches de votre clavier une par une. Plus il est complexe, plus le temps de calcul nécessaire pour le pirater est long. Vous comprenez qu’une machine quantique capable d’essayer toutes les possibilités en même temps pose problème à nos dispositifs de sécurité. Un hacker ou un gouvernement mal intentionné pourrait accéder à n’importe quelle information sensible, que ce soit des données financières ou militaires.

Il se trouve que l’activiste Edward Snowden a révélé que la NSA (l’Agence de Sécurité Nationale américaine) planifiait de développer un ordinateur quantique pour faire exactement ce travail de décryptage. Je vous conseille de jeter un œil à cette histoire digne d’un scénario de science-fiction !
Pour contrer cette menace en devenir, les chercheurs élaborent déjà un système de cryptographie quantique afin d’accueillir sereinement le futur de l’informatique.

Un bond en avant pour l’intelligence artificielle

Loin d’être une intelligence forte, dotée d’une sensibilité et d’une conscience, nos IA actuelles s’apparentent plus à des agrégateurs de données qui tentent d’imiter les comportements humains. Il s’agit cependant d’un outil formidable qui révolutionne notre quotidien et nous permet d’automatiser des tâches complexes. Pour de nombreux acteurs du numérique, il est nécessaire d’utiliser l’informatique quantique pour assurer l’évolution de l’IA. Mais pourquoi, si ce domaine progresse déjà de jour en jour ?

La clé pour développer une intelligence artificielle est l’analyse d’informations. C’est pour cela que l’augmentation constante de la puissance de calcul des ordinateurs a été un déterminant de son avènement. Cette prouesse, nous la devons principalement à la réduction de la taille des fameux transistors.
Gordon Moore, le co-fondateur d’Intel, a prédit un doublement de leur nombre par puce électronique tous les deux ans. Si le temps a jusqu’ici donné raison à la loi de Moore, une barrière technologique semble à présent se dresser. Imaginez, les transistors sont désormais plus petits que le virus de la grippe !
Leur taille se rapproche de celle de l’atome ; à cette échelle, les lois de la physique classique ne s’appliquent plus. Le courant électrique ignore les transistors et circule librement.

Dessin d'une intelligence artificielle qui imite "Le Penseur" de Rodin

Le but du machine learning : une intelligence artificielle capable de penser. Crédit VectorMine/AdobeStock

Les bénéfices de l’IA quantique sont pluriels. Sa capacité à gérer des quantités astronomiques de données lui permettrait d’apprendre des compétences en une fraction du temps nécessaire actuellement. L’aboutissement de ce niveau de machine learning est l’élaboration d’une intelligence artificielle apte à créer des idées nouvelles. À savoir si c’est une bonne chose ou non, il s’agit d’un autre débat 🙂.

Le quantum computing au secours de la planète

Faites-vous partie des 30 % de la population française sujette à l’éco-anxiété ? Vous êtes peut-être convaincu qu’il est impossible de concilier progrès technologiques et protection de l’environnement. Pourtant, l’informatique quantique peut jouer un rôle dans la résolution de défis liés au changement climatique. Explications avec 3 exemples de son utilisation.

🔋La découverte de nouveaux matériaux

Il s’agit d’une perspective très excitante pour les ingénieurs. En utilisant la modélisation moléculaire, on pourrait créer des alliages de matériaux avec des performances améliorées. Avec la simulation quantique, les chercheurs d’IBM tentent de développer la prochaine génération de batteries, moins dépendantes en métaux rares.

⚡ Le développement de sources d’énergie plus efficientes et durables

Les ordinateurs quantiques pourraient être utilisés pour optimiser la conception de cellules solaires et d’autres technologies renouvelables en simulant leur comportement au niveau atomique. Cela permettrait d’identifier les meilleures configurations et matériaux possibles pour une application donnée, ce qui améliorerait leur efficacité.

🌍 La modélisation et la prévision des impacts du réchauffement planétaire

Avec la simulation, les météorologues peuvent prédire avec plus de précision les impacts de différents scénarios de changement climatique. Car même si nous réduisons à zéro nos émissions de C02, il faut développer des stratégies pour s’adapter aux transformations en cours.

Il ne s’agit pas de prétendre que la recherche quantique est la solution à l’urgence écologique ; le mieux que nous puissions faire à notre échelle est d’adopter ces écogestes, pensez-y ! Toutefois, le potentiel que recèle une telle technologie mérite au minimum notre attention, si ce n’est notre enthousiasme.


L’informatique quantique est un sujet complexe, mais sur le point de révolutionner le monde. S’y intéresser est donc nécessaire afin de se préparer à l’inattendu. Si les ordinateurs quantiques ne vont probablement pas remplacer de sitôt nos PC de bureau, ils s’avèrent être démesurément supérieurs pour quatre tâches en particulier :

📊l’exploitation de données ;
🔒la cybersécurité ;
🔬la modélisation moléculaire ;
💻la simulation.

Appliquer cette technologie à des domaines cruciaux tels que la médecine ou l’IA, c’est la garantie de transformer notre quotidien comme internet l’a fait.

Pouvez-vous nommer 7 innovations qui ont révolutionné le monde ? Lisez cet article et boostez votre culture générale !

Si vous êtes de nature curieuse, je vous invite aussi à visionner cette vidéo de la chaîne de vulgarisation scientifique Kurzgesagt. En moins de 7 minutes, vous en apprendrez beaucoup sur le fonctionnement d’un ordinateur quantique !

Sources :

Comprendre l’informatique quantique pour se préparer à l’inattendu

Que peut-on faire avec un ordinateur quantique ? (Source en Anglais)

Informatique quantique et intelligence artificielle

IBM et Daimler utilisent l’informatique quantique pour créer la nouvelle génération de batterie (Source en Anglais)

Explication de l’informatique Quantique par IBM

Tom Collomb pour e-Writers

Article rédigé lors du cursus de formation en rédaction web chez FRW

Article relu par Anne Le Tarnec, tutrice de formation chez FRW