Informatique quantique : Emmanuel Macron dévoile un plan à 1,8 milliard d’euros pour rester dans la course à l’ordinateur parfait

Emmanuel Macron dévoile ce jeudi la stratégie quantique de la France. — @ Pixabay

  • Les ordinateurs quantiques promettent de réussir à résoudre différents types de problèmes, parfois encore insolubles, en un temps record, renvoyant à la préhistoire même le plus puissant de nos ordinateurs actuels.
  • Cette course à la suprématie quantique – cet ordinateur quantique parfait qui pourrait résoudre théoriquement n’importe quel calcul- s’est intensifiée ces dernières années. Et la France est bien décidée à ne pas la résumer un duel entre la Chine et les Etats-Unis.
  • Ce jeudi matin, Emmanuel Macron dévoile ainsi la stratégie quantique de la France, un plan à 1,8 milliard d’euros investi dans les cinq ans à venir. Dans l’ordinateur quantique en lui-même mais aussi dans toutes les applications qu’il pourrait permettre.

L’intelligence artificielle, la nanoélectronique, l’hydrogène… Ces dernières années, Emmanuel Macron a multiplié les annonces de grands plans d’investissement dans des domaines jugés stratégiques pour l’avenir du pays. Le président de la république en ajoutera un autre encore en dévoilant la « stratégie quantique de la France », ce jeudi matin, depuis le campus de l’université Paris-Saclay.

Ce plan à 1,8 milliard d’euros, étalé sur les cinq prochaines années, vise à placer la France parmi les premiers pays à atteindre une « souveraineté technologique » dans ce domaine de l’informatique. Le temps presse ? La course à l’ordinateur quantique, aux capacités de calcul qui dépassent largement celles de nos ordinateurs classiques, même les plus puissants, s’est intensifiée ces dernières années. Derrière, les enjeux sont colossaux. De la santé à la logistique en passant par la Défense. 20 Minutes vous aide à y voir plus clair.

Qu’est-ce que les ordinateurs quantiques ont de plus que nos ordinateurs classiques ?

Les ordinateurs « classiques », que nous utilisons aujourd’hui, traitent des informations élémentaires – appelés bits- qui ne peuvent présenter qu’un état parmi deux possibles : le 0 ou le 1. C’est le langage binaire qui s’applique même au plus puissant de nos ordinateurs actuel et qui montre ses limites pour les calculs les plus complexes.

Dans l’ordinateur quantique, on ne parle plus de bits mais de bits quantiques [ou qubits]. Comme leur nom l’indique, ces qubits obéissent aux lois de la mécanique quantique qui décrit les phénomènes physiques à l’échelle atomique (électron, photons etc.). Parmi les propriétés étonnantes de la physique quantique, Sébastien Tanzili, directeur de recherche au CNRS, responsable de l’équipe photonique et informations quantiques, cite déjà «   la superposition quantique ». « Elle autorise à ce qu’un qubit se trouve dans deux niveaux d’énergie en même temps ». Il peut donc à la fois être 0 et 1. Sébastien Tanzili ajoute à cela une autre propriété :  « l’intrication quantique, selon laquelle on peut lier des objets quantiques a priori indépendants ». « Deux qubits peuvent être ainsi dans un état d’énergie 0 et en même temps, en superposition, dans un état d’énergie 1, explique-t-il. Et je dis deux pour l’exemple, on peut lier un bien plus grand nombre de qubits et en contrôler l’état. »

Ces deux principes -superposition et intrication- permettent aux qubits d’avoir une infinité d’états. Et ainsi de démultiplier la puissance de calcul de l’ordinateur quantique.

Est-ce la fin des problèmes difficiles avec l’informatique quantique ?

Il est peu probable que les ordinateurs quantiques remplacent les ordinateurs classiques, en nous permettant de surfer sur Internet, lire des vidéos, écouter de la musique… Leur promesse, en revanche, est de résoudre en quelques minutes des opérations complexes qui nécessiteraient des dizaines d’années avec un ordinateur classique. C’est l’étape franchie par Google, le 23 octobre 2019, en venant à bout en 3 minutes et vingt secondes, avec un ordinateur quantique de sa conception, d’un calcul qui aurait pris 10.000 ans sinon. 

Tout n’est pas aussi simple pour autant dans l’informatique quantique. « Les erreurs de calcul restent possibles, indique Sébastien Tanzili. Dans un ordinateur classique, on sait très bien les gérer avec des algorithmes qui permettent d’estimer leur proportion dans un calcul et les corriger. On n’a pas encore cette maîtrise dans l’informatique quantique. Les propriétés quantiques sur lesquelles elle repose restent fragiles, notamment vis-à-vis de l’environnement. Des vibrations ou le rayonnement d’objets chauds à proximité peuvent faire perdre la superposition de vos qubits et fausser les calculs. »

A quand des applications concrètes de l’informatique quantique ?

On vient de le voir, la réduction des erreurs est un premier défi encore à relever. Le « passage à l’échelle » en est un autre. On parle ici du nombre de qubits qu’arrive à utiliser un seul ordinateur. « En une dizaine d’années, nous sommes passés de quelques qubits contrôlables à un peu moins d’une centaine, explique Sébastien Tanzili. Il faudrait arriver à plusieurs milliers pour avoir un ordinateur quantique « grande échelle ». » C’est-à-dire capable d’effectuer n’importe quel calcul aujourd’hui impossible. « Au rythme auquel on va, cette suprématie quantique pourrait être atteinte dans les dix ou vingt prochaines années », glisse le directeur de recherche du CNRS.

L’un des objectifs de la stratégie déviolée ce jeudi est ainsi de se mêler à cette course. Sans, pour autant, y consacrer les 1,8 milliard d’euros. Une étape intermédiaire est déjà de tester les potentialités des simulateurs d’ordinateurs quantiques qui commencent à être mis au point. Ils pourraient déjà permettre de résoudre bon nombre de problèmes sur lesquels butent nos supercalculateurs actuels. « Ce travail est crucial car il permettra à tous les acteurs qui développent des logiciels et des algorithmes de se préparer à l’arrivée de l’ordinateur quantique parfait, précise un conseiller d’Emmanuel Macron. Il serait regrettable de l’avoir entre les mains mais ne pas savoir communiquer avec lui. »

Que va permettre de faire l’informatique quantique ?

La santé pourrait être l’un des grands gagnants. « Pour fabriquer un médicament, on a besoin de savoir comment agencer les molécules les unes avec les autres, illustre Sébastien Tanzili. Il y a une multitude de configurations possibles et trouver la bonne nécessite beaucoup de puissances de calcul. Un ordinateur quantique fonctionnel, même n’utilisant qu’une centaine de qubits, pourrait accélérer la découverte de nouveaux médicaments ou de vaccins. »

De la même manière, un ordinateur quantique pourrait permettre de mettre au point de nouveaux matériaux pour l’industrie, d’optimiser des marchés financiers, de révolutionner les modèles de navigation – jusqu’à rendre le GPS obsolète ?-, d’améliorer les modèles de simulation du changement climatique… D’autres secteurs encore, plus sensibles car touchant à la souveraineté nationale, sont également concernés. La technologie quantique pourrait ainsi permettre de faire des communications parfaitement sécurisées et, à l’inverse, de casser une grande partie des systèmes de sécurité informatique aujourd’hui utilisés…

Voilà pour les promesses de l’informatique quantique. Du moins celles qu’on devine. « Un grand nombre d’applications restent à découvrir », estime Sébastien Tanzili.

Où en est la France sur le quantique ?

La France ne part pas de zéro. « Nous avons un positionnement plutôt très bon sur ce domaine depuis le début, insiste-t-on à l’Elysée. Nous avons des laboratoires scientifiques en pointe sur le sujet, dont le Centre de nanosciences de Saclay où se rend Emmanuel Macron ce jeudi. Nous avons aussi un écosystème d’une vingtaine de start-up, dont certaines proposent déjà des applications sur le marché, et, derrière, de grands industriels (Total, Orano, EDF…) qui développent des technologies quantiques ou vont les utiliser. »

Tout l’objectif de cette nouvelle stratégie est de réunir ces différents acteurs dans un même plan co-construit ensemble, indique-t-on dans l’entourage d’Emmanuel Macron. Il est aussi de ne pas se laisser distancer par les autres pays. Ce plan de 1,8 milliard d’euros sur cinq ans qu’annoncera Emmanuel Macron ce jeudi (lire encadré) positionnera la France sur la troisième marche des pays qui investissent le plus dans l’informatique quantique. « On serait autour des 200 millions d’euros par an contre 60 millions aujourd’hui, détaille un conseiller d’Emmanuel Macron. D’après nos estimations, les Etats-Unis et la Chine investissent de l’ordre de 400 millions d’euros. »

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Puissance de calcul, capteurs, formation… Comment seront utilisés ces 1,8 milliard d’euros ?

Sur ces 1,8 milliard d’euros qu’annoncera Emmanuel Macron ce jeudi pour les cinq prochaines années, 200 millions viendront de crédits européens et 550 millions du secteur privés (industriels, fonds d’investissement…), détaille l’Elysée. Le 1,05 milliard d’euros restant seront apportés par l’État. Une partie de ces crédits (550 millions d’euros) sera portée par le Programme d’investissement d’avenir. Les organismes de recherche comme le CNRS mettront aussi la main à la pâte.

Sur ces 1,8 milliard toujours, 800 millions seront investis sur le calcul, tant dans des simulateurs d’ordinateurs quantiques (l’étape intermédiaire), que dans le passage à l’échelle vers l’ordinateur quantique parfait. L’Elysée assure ne pas oublier le reste. 250 millions d’euros seront ainsi investis dans les capteurs quantiques, 150 autres millions sur la cryptologie post-quantique, 325 millions sur les communications quantiques….

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