Même si la théorie quantique a déjà permis la réalisation de bon nombre d’applications technologiques-clés depuis une soixantaine d’années, comme les lasers, les processeurs, mémoires, les horloges de satellite, une seconde révolution est annoncée tirant profit d’autres propriétés de cette théorie.
La France, comme la plupart des pays avancés, a lancé un plan de soutien à ces innovations futures en janvier 2021 de 1,8 milliard d’euros sur cinq ans (dont 1 milliard de l’Etat) dans quatre secteurs : le calcul et les simulations, les communications, les capteurs et les technologies dites « habilitantes », c’est-à-dire nécessaires pour faire fonctionner les trois premières comme les lasers, la cryogénie (les systèmes de refroidissement), les techniques de vide…
Résoudre des problèmes très complexes
Au rayon calcul, on trouve des machines exploitant une propriété-clé de la théorie quantique : autoriser des objets à être dans deux états à la fois. Comme si une porte pouvait être ouverte et fermée en même temps, ou un examen réussi et échoué, ou une case mémoire valoir 0 et 1. Un calculateur classique travaille avec des bits d’information valant soit 1, soit 0. Son équivalent quantique manipule, lui, des « qubits » valant 0 et 1 à la fois. Ainsi au lieu d’avoir une souris idiote explorant une à une toutes les voies d’un labyrinthe pour trouver la sortie, on peut lancer un « Thésée » quantique, plus efficace qui passera en une seule fois partout en même temps, jusqu’à trouver le Minotaure et la sortie. Une solution difficile à mettre en œuvre.
Deux grandes familles d’ordinateurs s’y essaient. La première est une machine universelle contenant des milliers, voire des millions de qubits capables de faire tourner n’importe quel algorithme quantique. C’est le Graal. Leur faisabilité n’est pas garantie tant un tel assemblage est fragile et ne reste pas quantique assez longtemps. La seconde requiert seulement des centaines de qubits et recherche des gains significatifs de performance par rapport à des ordinateurs classiques mais pour des problèmes mathématiques bien particuliers.
Dans les deux cas, il ne s’agit pas d’accélérer un traitement de texte ou un surf sur le Web, mais de résoudre des problèmes très compliqués comme optimiser les connections d’un réseau ou prédire des interactions moléculaires. Des domaines comme la finance, la chimie, la pharmacie, l’énergie sont les plus demandeurs de tels ordinateurs.
Construire un réseau sécurisé
Autre « avantage » de ces calculateurs quantiques, pouvoir casser les systèmes de chiffrement actuels utilisés dans les cartes bancaires ou les transactions électroniques… D’où le second volet des technologies quantiques : les communications. La théorie quantique propose à la fois le poison et l’antidote. Plusieurs protocoles de sécurité quantique ont ainsi été inventés, et certains déjà déployés sur de courtes distances pour garantir la confidentialité des échanges. Des démonstrations ont aussi été faites à plus grandes distances, y compris entre la Terre et un satellite, par les Chinois. La plupart de ces systèmes utilisent une autre propriété quantique, qui est de créer des états très fortement corrélés entre eux, si bien qu’intercepter une partie d’un message donne aussitôt l’alerte à l’autre bout de la ligne. En Europe, plusieurs pays essaient de construire un réseau ainsi sécurisé.
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Technologie quantique : des innovations à foison - Le Monde
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