Le processeur quantique (Qpu) de l’entreprise canadienne D-Wave est composé de niobium.

Dans l’univers de l’informatique quantique

CHRONIQUE / Google a publié par erreur une étude démontrant que ses ingénieurs ont peut-être réussi un tour de force en devenant les premiers à atteindre la « suprématie quantique ». L’ordinateur quantique de Google est en mesure d’effectuer une opération complexe en à peine trois minutes et vingt secondes, tandis qu’il en prend plus de 10 000 ans sur le plus puissant des supercalculateurs actuels.

Le seuil de la loi de Moore

Depuis le milieu des années 1960, l’informatique est en constante évolution, propulsée entre autres par l’invention du microprocesseur en 1971. D’ailleurs, l’un des pionniers du transistor et par le fait même du microprocesseur, Gordon Moore, affirme dès 1965 que la puissance des ordinateurs croit exponentiellement de telle manière qu’elle double tous les 18 mois. La prédiction de Moore se limite toutefois au nombre de transistors présents sur une puce et non à la puissance de calcul brut des ordinateurs. Le père de la loi de Moore s’est avéré d’une étonnante précision d’autant plus qu’en 1997, il affirma que la courbe évolutive serait relativement constante jusqu’en 2015, où la physique des transistors atteindrait une certaine limite. L’époque de l’informatique sous l’égide de la loi de Moore est révolue en partie, car la courbe de prolifération des transistors s’atténue depuis 2014, tandis que la puissance de calcul est actuellement en évolution grâce à divers procédés d’optimisation matérielle et logicielle, entre autres via une segmentation des tâches à travers diverses composantes orchestrée par une programmation logicielle plus efficace. Pour l’informatique personnelle, la loi de Moore fut longtemps utilisée en marketing, permettant ainsi de maintenir le cycle de renouvellement des produits relativement court. En créant dans l’imaginaire collectif une apparence d’évolution constante de la technologie, cette programmation plus efficace favorise une obsolescence plus rapide des produits. La quasi-stagnation de la puissance de calcul a peu d’incidence sur l’informatique personnelle, mais pour les ordinateurs centraux et les supercalculateurs, la puissance est le nerf de la guerre.

L’ordinateur quantique ressemble à un lustre doré prenant à la fois des airs de science-fiction et d’horlogerie. L’IBM 50Q System est le nec plus ultra de l’informatique quantique.

Pas facile à vulgariser !

Je vais tenter de vulgariser le plus simplement possible l’informatique quantique, mais sachez que faire simple est parfois très compliqué, surtout dans l’univers quantique ! Dans un ordinateur conventionnel, les transistors agissent tels des interrupteurs à deux positions, laissant passer ou non un courant électrique. Le bit est l’unité de base composée uniquement de la valeur 0 ou 1 qui est traitée à la chaîne par l’ordinateur. Tout ce qui passe par un ordinateur conventionnel est composé de chaînes de bits, c’est-à-dire uniquement de 0 et de 1, que ce soit une image, de la vidéo ou du texte. Pour ce qui est de l’informatique quantique, sa valeur de base est le qubit, qui est composé d’une superposition de 0 et de 1 simultanément, ce qui permet d’offrir une vitesse de calcul beaucoup plus rapide en raison d’un traitement d’information plus grand. Cette superposition permet une augmentation exponentielle de la capacité de traitement d’information. Reposant sur les atomes, les photons et les électrons, l’informatique quantique se veut actuellement très difficile à maîtriser, car la moindre perturbation peut amener le système en décohérence, c’est-à-dire une perte de l’état quantique. Plus le nombre de qubits augmente, plus il est difficile de maintenir la stabilité et la cohérence des qubits.

Près du zéro absolu

Afin de maintenir cet équilibre si fragile, l’ordinateur quantique est suspendu tel un lustre dans un environnement sous vide dont les composants se rapprochant de l’unité de calcul doivent être absents de magnétisme et plongés près du zéro absolu, soit -273 degrés Celsius. Ce n’est donc pas demain la veille que nous retrouverons cette technologie dans nos résidences, car l’ordinateur quantique se veut avant tout un calculateur de masse et non pas une unité logique que nous pourrions utiliser au même type qu’un ordinateur personnel.

L’entreprise D-Wave de Colombie-Britannique est un pionnier de l’informatique quantique. Avec des clients prestigieux tels la NASA, Google et le laboratoire de Los Alamos, D-Wave semble avoir une longueur d’avance sur la compétition. D’ailleurs, l’entreprise utilise le niobium dont la seule mine en Amérique du Nord se situe à Saint-Honoré, au Saguenay. Ce métal qui devient supraconducteur à très basse température vient substituer le silicium traditionnellement utilisé en électronique conventionnelle.

La « suprématie quantique » est définie au moment où un ordinateur quantique réalise des calculs qui sont impossibles à réaliser par les superordinateurs conventionnels. Cette suprématie est atteinte avec une puissance de calcul d’environ 50 qubits seulement. Lorsque cette technologie sera parfaitement stable, certains affirment qu’avec 300 qubits, nous pourrons faire une simulation de l’univers au complet ! Or, bien que cette technologie soit prometteuse pour la science, elle peut toutefois devenir un enjeu politique majeur advenant le cas ou des états l’utilisent à des fins d’espionnage et même de guerre.