It was physicist Richard Feynman who, in the 1980s, considered the advantages there might be to simulating nature using a quantum computer instead of a classical computer. That was what kickstarted a development which now, almost forty years later, is beginning to bear its first fruits.

This week, Google announced that a Google-built quantum computer would outperform the world’s fastest supercomputer. This is not quite a fair comparison, however, since a special problem was chosen for this showdown that is custom-made for the way a quantum computer works. The announcement has nonetheless garnered a great deal of attention, as well as stirring up a lot of fears that quantum computers could soon crack common encryption systems. We’re still a long way from that point, though. We’re going to tell you what a quantum computer is, what its strengths and weaknesses are and what can be realistically expected of it in the next few years.

Cette publication officielle était très attendue. L’étude dont le preprint avait fuité et dans laquelle Google affirmait avoir atteint la «suprématie quantique», c’est-à-dire le seuil où l’informatique quantique devient plus intéressante que les ordinateurs traditionnels, a été publiée ce 23 octobre par Nature. Mais ce concept, introduit en 2012 par le physicien américain John Preskill, peut être interprété de diverses façons.

Pourquoi c’est important. Vraie ou fausse première? La bataille des mots fait rage autour de la façon dont il faudrait tester la «suprématie quantique» pour s’assurer de l’avantage technique fourni. Mais c’est un jalon qui marquera certainement l’histoire. Reste à améliorer le dispositif pour en tirer des applications commerciales à la fois utiles et rentables.

Le monde entier se demande si Google a vraiment atteint la «suprématie quantique», ce seuil au-delà duquel l’informatique quantique devient plus intéressante que l’informatique traditionnelle. Le physicien américain John Preskill, à l’origine de l’expression, revient sur sa genèse pour Quanta Magazine, et explique ce que signifie l’annonce de Google.

Pourquoi c’est intéressant. Ce terme est controversé, d’abord pour des raisons sémantiques. D’une part, le mot «suprématie» évoque les heures sombres du suprémacisme blanc, et, d’autre part, la formule dope artificiellement l’engouement des médias pour ce domaine qui reste très théorique. Une alternative possible aurait consisté en «avantage quantique». Mais pour le physicien, la formule n’était pas assez forte.

Dans la course à l’ordinateur quantique, Google vient de frapper très fort. La firme a discrètement mis en ligne sur le site de la Nasa, l’un de ses partenaires de recherche, un article en préprint selon lequel elle aurait, grâce à un processeur à 53 qubits, atteint la «suprématie quantique», c'est-à-dire un seuil théorique où la fiabilité et la puissance de calcul rendent cette technologie plus intéressante que l’informatique traditionnelle. Google parle même «d’étape cruciale». Le Financial Times (FT) l’a découvert avant qu’il ne soit mis hors ligne, raconte Gizmodo dans un article critique.

Pourquoi c’est important, mais aussi à nuancer. Selon l’étude, qui devrait par la suite être publiée dans une revue académique, le processeur quantique de Google s’est montré capable de réaliser, en seulement trois minutes et vingt secondes, un calcul qui aurait pris 10’000 ans sur le supercalculateur américain le plus rapide. La nouvelle a reçu un accueil contrasté, relate le FT dans un second article. Certains concurrents, comme IBM, déplorent le caractère invérifiable de l’annonce de Google. D’autres reconnaissent qu’avoir réussi à réduire le «bruit» quantique, et donc le taux d’erreur des qubits, relève d’une vraie prouesse. Mais les applications concrètes de ce système n’existent pas encore, rappelle Gizmodo.

IBM a annoncé ce mercredi étendre les capacités de son service d’informatique quantique IBM Q, près de New-York. Sa puissance de calcul passera de 20 qubits à 53 qubits à partir de mi-octobre. Elle sera, comme c’est déjà le cas pour IBM Q, accessible à distance, via le cloud, aux clients d’IBM.

Pourquoi c’est intéressant. Dans la course à l’informatique quantique, plusieurs sociétés restent encore au coude à coude, parmi lesquelles l’américain IBM, le canadien D-wave, mais également Google, qui avait dévoilé en 2018 une machine à 72 qubits. L’annonce d’IBM doit donc être interprétée en termes de business plutôt que de percée technologique.

En quelques années, l’informatique quantique est devenu bien plus qu’un intérêt de recherche universitaire. Les sociétés privées (comme IBM ou D-wave) et les gouvernements ont compris qu’il s’agissait d’un enjeu stratégique. Nous assistons, avertissent plusieurs chercheurs dans une tribune publiée sur Nature, à un clivage de la recherche entre pays, entreprises et universités. In fine, en verrouillant ce domaine émergent sous des brevets et en drainant les laboratoires publics de ses talents, elle ralentit.

Pourquoi c’est important. Le timing de cette recomposition n’est pas anodin: elle intervient au moment où la loi de Moore —selon laquelle la vitesse des microprocesseurs double tous les 18 mois— montre des signes d'essoufflement. En parallèle, le machine learning et l’intelligence artificielle ont ouvert la porte à des applications très prometteuses, pour lesquelles la principale limite reste la puissance de calcul disponible.

L’informatique quantique, par sa promesse de démultiplier la puissance de calcul disponible, attise de grands espoirs, mais aussi les craintes des professionnels de la cryptographie. Le risque: rendre caducs des algorithmes aujourd’hui standards. Une étude réalisée par deux chercheurs (dont un chercheur de Google), relayée par nos confrères du MIT Technology review (EN), a estimé à partir de quel seuil.

Pourquoi c’est important. Les systèmes cryptographiques garantissent—entre autres— la sécurité des transactions bancaires. Ils doivent être raisonnablement difficiles à briser par les ordinateurs actuels. Or, de nombreux algorithmes de chiffrement exploitent la difficulté à factoriser (c’est-à-dire écrire sous forme de multiplication) facilement un très grand nombre… Un problème mathématique dont l’informatique quantique, par son architecture différente, pourrait ne faire qu’une bouchée dans les années à venir.

Revisiter l’informatique traditionnelle à l’aune des bizarreries de la physique quantique: c’est la promesse de l’informatique quantique, domaine de recherche en pleine effervescence où IBM se place en pointe. Heidi.news a pu visiter les laboratoires européens de la firme, basés à Zurich.

Pourquoi c’est important. L’ordinateur quantique implique une architecture technique radicalement différente: contrairement au bit, qui se trouve soit dans l’état 0, soit dans l’état 1, le qubit — ou bit quantique — peut se trouver simultanément dans les deux états. La promesse est de taille: rien de moins qu’un changement de paradigme qui permettrait, à terme, de résoudre des problèmes mathématiques aujourd’hui trop complexes pour les supercalculateurs. Mais d’ici là, la route est longue, et semée d’embûches.