Comment l’ordinateur quantique peut changer l’informatique

Il y a peu, la France s’est dotée d’un super-calculateur nommé “Berenos” pour assister les météorologues dans la prévision de la météo et dans la simulation de catastrophes naturelles. Cette véritable bête de calcul peut traiter la somme monumentale de 10 millions de milliards d’opérations à la seconde. Un chiffre qui renvoie ses prédécesseurs au moyen-âge.

Pourtant, la France est loin d’être le pays leader dans les super-calculateurs dans le monde.
Mais, encore plus étonnant, il existe des machines qui surpassent de très loin les plus grands super-calculateurs du monde : l’ordinateur quantique. Encore très rares, les premiers travaux sur le sujet commencent à peine à porter leurs fruits. Petite explication des principes et des possibilités que soulève l’ordinateur quantique.

La mécanique quantique appliqué à un ordinateur

Le principe de la physique quantique constitue l’analyse des phénomènes de l’infiniment petit. Selon plusieurs théoriciens du 20e siècle, les atomes et les molécules ne se comportent pas comme les objets physiques à notre échelle. Depuis, de nombreuses théories quantiques se sont vérifiées dans le réel jusqu’à aboutir à la construction d’un ordinateur qui n’obéit pas aux lois physiques de notre échelle de grandeurs.

La puissance de calcul d’un ordinateur est calculée en bit. Soit 1, soit 0, l’ordinateur enchaîne ces deux chiffres pour former ce qu’on appelle un code binaire. Imaginez alors que pour le Qubit, l’équivalent quantique du bit, les choses ne sont pas les mêmes. Le Qubit peut être un 1 et un 0 en même temps, un phénomène qui s’appelle la superposition des états. Mais ce n’est pas le seul avantage de ce qubit. Il peut aussi interagir avec un autre qubit, apportant ainsi une somme de solutions bien supérieures au calcul binaire.

C’est donc dans le principe même de calcul que l’ordinateur quantique se distingue d’un ordinateur en code binaire. Un changement qui le rend bien supérieur à ses concurrents, même le plus grand super-calculateur du monde.

La Chine a ainsi affirmé en 2020 avoir construit un ordinateur quantique 100 billions de fois plus puissant que le meilleur super-calculateur du monde. L’échelle est donc tout autre quand il s’agit de la puissance de calcul d’un ordinateur quantique. Une puissance qui inquiète aussi.

Aucune sécurité ne peut théoriquement résister à la puissance quantique

La plupart de nos informations personnelles ou d’entreprises sont présentes en ligne ou dans le monde numérique. Ils sont pour le moment très protégés par des systèmes tenaces. Mais l’ordinateur quantique vient chambouler cet ordre.

Avec une somme de calculs phénoménaux et une tout autre façon d’appréhender ceux-ci, l’ordinateur quantique pose d’ors et déjà des problèmes aux spécialistes de la sécurité informatique. Théoriquement, les meilleurs systèmes de sécurité pourraient être brisés en quelques secondes par un ordinateur quantique. Pire encore, briser la blockchain serait un jeu d’enfant. Aucun système de sécurité mis au moins à ce jour ne pourrait lui résister.

Cela demeure un danger que l’on peut penser mineur. Pourtant, le “machine learning quantique” est là pour rappeler aux spécialistes qu’il existe bel et bien.

Derrière cet ensemble de mots, se cache en fait la fusion entre deux technologies en plein essor : l’informatique quantique et l’intelligence artificielle. Avec le processus du deep learning qui permet à une machine d’apprendre de son expérience comme les hommes, les intelligences artificielles ont fait un pas-de-géant. 

Aujourd’hui, les I.A les plus sophistiquées peuvent battre les plus grands champions de go, d’échecs ou de poker. Il suffit d’imaginer une de ces intelligences artificielles disposant de la puissance d’un ordinateur quantique pour imaginer qu’elle pourrait sans mal détruire n’importe quel système de sécurité informatique dans le monde.

Des possibilités folles en théorie, mais des limites bien réels

Bien entendu, tout cela est encore très spéculatif. Car, au-delà des annonces des différents acteurs de l’industrie, les problèmes sont encore nombreux. 

L’ordinateur quantique coûte extrêmement cher à produire. Son temps de calcul est très court et demande des conditions très spécifiques et particulières comme un vide quantique, une absence totale de matière au sein même de la machine. Dépassé quelques minutes, le calcul perd de son exactitude. C’est ce qu’on appelle le temps de décohérence. De plus, de par son système de calcul différent et qui échappe en partie à la communauté scientifique, l’ordinateur quantique est incapable de donner un résultat bien spécifique, préférant souvent plusieurs solutions au problème qu’on lui a donné. Enfin, quand il sera enfin opérationnel, les spécialistes en cybersécurité auront sans doute développé des outils pour pouvoir le contrer.

Nous ne sommes donc pas encore à l’ère des ordinateurs quantiques domestiques, mais, si cela arrive, vous aurez alors la puissance de tous les super-calculateurs du monde dans votre salon.