Les ordinateurs basés sur la mécanique quantique (celle qui explique le comportement des atomes et des particules fondamentales) sont capables de résoudre des problèmes insurmontables pour les ordinateurs actuels, tant en termes de capacité que de vitesse. C’est pourquoi ils sont appelés à proposer des solutions impensables dans des domaines tels que la cryptographie et la cybersécurité, le développement de nouveaux médicaments grâce à la simulation de molécules, la recherche médicale, l’optimisation des itinéraires logistiques, les économies d’énergie, la prédiction des phénomènes naturels, la finance, la création de nouveaux matériaux ou encore la redéfinition des algorithmes d’IA.
Des avancées qui trouveront sans aucun doute leur traduction dans la vie quotidienne, bien qu’indirectement. Nous n’aurons pas d’ordinateurs quantiques chez nous, mais nous bénéficierons de leur utilisation au niveau industriel, technologique et scientifique grâce à de grandes infrastructures partagées. Même s’il reste encore du temps pour cela. « Nous sommes dans une période de transition plutôt que dans un véritable tournant vers l'adoption massive de l'informatique quantique. Des progrès tangibles ont été réalisés, mais des limites persistent. Quoi qu'il en soit, la question n'est pas de savoir si l'informatique quantique transformera les industries, mais quand, comment et quelles approches techniques prévaudront dans cette éventuelle transformation », déclare Marc Bara, ingénieur et professeur à l'OBS Business School.
Qubits : des zéros, des uns et tout le reste
Mais quelle est la principale différence par rapport à l’informatique traditionnelle ? La réponse la plus simple est que cela fonctionne selon d’autres lois, qui peuvent ressembler à de la science-fiction à l’échelle humaine, bien que parfaitement définies dans le monde microscopique de la physique quantique. Les ordinateurs numériques codent les informations en bits, des chiffres binaires qui se matérialisent en deux valeurs : 0 et 1, activés ou désactivés. Les quantiques le font grâce aux qubits (de l'anglais qubit), qui non seulement représentent ces deux états différenciés, mais peuvent être les deux à la fois. Autrement dit, représenter un 1 et un 0 en même temps. C’est ce qu’on appelle la superposition et c’est, avec l’intrication quantique, la clé de tout le problème.
La superposition décrit la capacité des particules élémentaires telles que les électrons, les photons ou les atomes à se trouver à deux endroits à la fois ou à se déplacer dans deux directions différentes en même temps. Ou être vivant et mort à la fois, comme le célèbre chat de Schrödinger. Ils sont donc imprévisibles et contredisent le fonctionnement du monde visible et ses lois physiques. D'autre part, l'intrication est un phénomène par lequel deux particules sont liées de telle manière que leur comportement est dépendant même si elles sont distantes de plusieurs kilomètres. Comme si deux dés étaient lancés en même temps dans deux pièces différentes et que le résultat coïncidait toujours, car à un niveau quantique, ce sont les mêmes dés.
Ces deux comportements sont essentiels à la configuration du qubit, élément de base de l’informatique quantique, et définissent la puissance de l’ordinateur en fonction de la quantité de ces éléments dont il dispose. Mais ils impliquent également une série de problèmes qui doivent encore être définitivement résolus pour que cette technologie puisse devenir mature. Ces qubits sont extrêmement sensibles à toute perturbation de l’environnement, ce qui les rend difficiles à manipuler et à contrôler. À cela s’ajoute ce que l’on appelle la décohérence, c’est-à-dire la perte d’informations quantiques.
