Le calculateur quantique de dwave

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Une petite révolution est en train de se concrétiser doucement, dans les coulisses des révolutions digitales : l'ordinateur quantique. Il est l’objet, à juste titre, de toutes les interrogations et de tous les fantasmes. On dit qu’il pourrait bien, dans les décennies à venir, porter des transformations inédites et moderniser nos sociétés et nos modes de vies. Pourtant, cette prodigieuse machine n’existe pas tout à fait encore. Néanmoins, il existe déjà des calculateurs quantiques capables d’effectuer des traitements et des calculs en informatique quantique, par opposition à l’informatique classique; celle que nous utilisons au quotidien.

D-Wave Systems, fondée en 1999, est la première entreprise d'informatique quantique au monde ayant réussi, en 2007, à construire un prototype de processeur quantique de 28 qubits. Depuis, elle travaille à la sortie, imminente, d’une nouvelle génération de processeurs pouvant contenir près de 2000 qubits. La marche vers la suprématie quantique est lancée. Son président, Bo Ewald, a ouvert le Dublin Tech Summit, le 17 avril dernier, pour présenter les potentiels de cette nouvelle technologie qui promet de révolutionner le monde. Car le sujet, qui lie mathématique et physique, est souvent très complexe à aborder tant il fait appel à des connaissances techniques pointues. Pourtant il apparaît nécessaire de comprendre le potentiel d’une telle technologie et sa capacité à accélérer les modèles et les innovations.

La mécanique quantique, les atomes et le vide

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Accélération et optimisation numérique

Depuis quelques années déjà, de nombreux scientifiques et de puissantes entreprises du digital, IBM et Google en tête, nourrissent d'intensives recherches pour mettre au point un ordinateur affranchi de la méthodologie de calcul de l'informatique traditionnelle. Un ordinateur qui épouserait une nouvelle méthode, bien plus performante, basée sur la physique quantique. Cette dernière ne se base donc plus sur une déclinaison de 0 et de 1 mais sur une superposition de 0 et de 1, qui permet de traiter un plus grand nombre d’opérations dans un temps réduit et de réaliser un grand nombre de calculs simultanément. Il n’y a donc plus soit 0 soit 1 mais bel et bien 0 et 1 en même temps. Cet effet de superposition a ainsi pour effet de doubler la vitesse de traitement de l’information et donc la puissance de calcul des ordinateurs. A titre d'exemple, pour un calcul complexe, l'ordinateur classique mettrait quatre fois plus de temps que l'ordinateur quantique.
Qu'est ce que la mécanique quantique ?
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Accélération et optimisation sont donc les maîtres mots. Accélération car, nous l’avons dit, si l’ordinateur est capable de réaliser toujours plus d’opérations dans un temps toujours plus court alors il est possible de multiplier les actions, les recherches ou les projets et de tester un nombre bien plus conséquent de possibilités. On voit déjà alors les bénéfices que cela pourrait avoir en termes de science et d’innovation. Car si l’on croit les théories schumpétériennes sur l’innovation, celle-ci serait stimulée par la recherche et le développement : un domaine qui nécessite et mobilise un nombre impressionnant d’informations. Et c’est bien ces informations, ce savoir, ces expériences qui promettent de s’accélérer et de s’approfondir grâce à l’ordinateur quantique. En permettant de tester un grand nombre d’hypothèses en même temps, cet ordinateur 2.0 promet donc d’accélérer la recherche et, ce faisant, les processus d’innovation. C’est aussi une des raisons qui explique l’engouement et les fantasmes qui entourent l’ordinateur quantique.

Optimisation, ensuite, car dans un monde de plus en plus gouverné par la donnée et son traitement il est nécessaire de développer des systèmes capables de traiter un grand nombre de donnée rapidement. Ce que peut tout à fait faire l’ordinateur quantique. C’est d’ailleurs aujourd’hui la mission principale des calculateurs quantiques. Car ne l’oublions pas, l’ordinateur quantique n’existe pas encore. Les prototypes qui existent aujourd’hui ne sont absolument pas universels et ne sont affiliés qu’à une seule et unique problématique. Autrement dit, les calculateurs quantiques actuels ne peuvent résoudre qu’une tâche déterminée dans un domaine donné. Ce problème est par ailleurs le plus souvent un problème d’optimisation comme celui de modéliser et de fluidifier un processus industriel par exemple. En cela, les calculateurs quantiques sont très différents des ordinateurs classiques qui eux présentent l’avantage de réaliser de multiples tâches différentes.

le zéro et le un, le vide et le plein

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Avec le qubit, la donnée devient matière

Le qubit est le nouveau bit

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Il faut bien garder en tête que l'informatique et les ordinateurs sur le marché aujourd'hui ont permis des progrès phénoménaux : de la voiture autonome au Big Data en passant par l'intelligence artificielle ou la blockchain. Imaginez donc maintenant ce que l'on pourrait faire avec une force quatre fois plus puissante. Un monde des possibles s'ouvre alors à nos imaginaires. Cependant, l’ordinateur quantique n’est pas destiné au grand public et cela pour plusieurs raisons. D’abord, parce qu’il est extrêmement complexe dans son utilisation et que ses propriétés dépassent très largement les besoins (et même les envies) des utilisateurs. Bien que le rêve des chercheurs spécialisés dans ce domaine soit qu’un jour l'on puisse mettre au point un véritable ordinateur quantique universel, peu de chance de voir cette machine dans les foyers. Aussi, il est bien difficile de produire des qubits.

En effet, la spécificité du qubit, sa superposition quantique, réside dans le fait qu’il puisse être à la fois 0 et 1. C’est cette caractéristique qui sert la puissance de calcul. Or, la superposition quantique ne dure qu’un temps. Pour qu’un qubit garde ses propriétés quantiques, il faut qu’il soit contenu dans un support macroscopique maintenu à température extrêmement basse, proche du zéro absolu. Or, il est quasiment impossible, au vu du coût et de la complexité des infrastructures nécessaires, de maintenir le système à une telle température. C’est pourtant indispensable, puisque toute augmentation de température, même minime, annihile les propriétés quantiques du qubit, qui dès lors redevient un simple bit. C’est pourquoi les appareils développés par D-Wave Systems sont des sortes de réfrigérateurs géants qui tentent de garder le caractère quantique des bits pour continuer à fonctionner. C’est pourquoi, avec le qubit qui change constamment d’état et de propriété, l’information est comme gravée dans la matière.

la guerre des qubits

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La course des géants est déjà lancée

On comprend alors tout le potentiel de cette technologie pour les principaux acteurs du numérique et de la donnée. L’ordinateur et l’informatique classique avaient déjà transformé le monde en le numérisant. Aujourd’hui avec l’ordinateur quantique, la donnée devenue matière redouble d’intérêt et de potentialité. Optimisation des produits et services dans tous les secteurs et accélération de la recherche et développement. On pourrait entrer ici dans une considération sur le facteur temps, qui, avec l’ordinateur quantique vit une nouvelle disruption. Gagner du temps, c’est gagner de l’argent. Le développement de l’ordinateur quantique représente un formidable potentiel de transformation positive du monde, comme l’a été la révolution numérique mais quatre fois plus intensément, mais il représente surtout un énorme marché à conquérir.

Smart city

L’ordinateur quantique serait-il la nouvelle lubie des grands de...

Archive Septembre 2014

Notre monde est devenu extrêmement complexe. A titre d’exemple, 2,5 exa-octet de données sont produites chaque jour, ce qui représente près de 90 années de vidéos HD. Un chiffre impressionnant. Toute une économie sophistiquée s’est érigée autour de cette donnée. La transformation digitale a recentré tous les acteurs de la société, que ce soit les collectivités, les entreprises et même les individus, autour du traitement des données. En plus de produire ces données, nous les croisons, les interprétons et les démultiplions à une vitesse toujours plus importante. Or, nos technologies actuelles ne sont plus aujourd’hui adaptées à de tels modèles. C’est là tout l’enjeu des ordinateurs quantiques. Et l’intérêt est énorme : celui qui maîtrisera la donnée aura un rayonnement politique, économique et social énorme.

C’est pourquoi IBM, Intel, Google ou Microsoft mais aussi les Etats se sont lancés à corps perdu dans l’ordinateur quantique en essayant tour à tour de se rapprocher de la suprématie quantique. IBM à réussi à mettre au point un système de 50 qubits maintenant un état quantique de 90 microsecondes, un record. Intel a aussi présenté son processeur 49 bits lors du CES 2018. Enfin, Google affirme avoir réussi à créer un processeur proche de la suprématie quantique, prétendument 100.000 fois plus puissant qu’un processeur classique. Une guerre froide du numérique semble donc s’installer peu à peu. Et on le comprend, l’ordinateur quantique pourrait permettre un développement exponentiel de l’intelligence artificielle et la création de nouveaux algorithmes qui promettent de changer la face du monde.
Rédigé par Théo Roux
Journaliste