Au lieu de fonctionner sur le système binaire de l'informatique conventionnelle, l'informatique quantique tire parti des deux propriétés particulières des particules subatomiques (l'enchevêtrement et la superposition) pour créer et manipuler une unité de traitement de puissance appelée qubit.
Les bits binaires ordinaires peuvent coder pour deux valeurs : une ou zéro. Les Qubits peuvent, en revanche, coder l'information comme un un, un zéro, les deux à la fois ou toute valeur entre les deux. Cela augmente considérablement la puissance informatique disponible.
Grâce à un dépassement des limites de l'informatique binaire, les ordinateurs quantiques peuvent trouver des solutions beaucoup plus rapidement et faire les calculs combinatoires face auxquels l'informatique numérique conventionnelle rencontre des difficultés. Et cela signifie de grandes choses pour le monde de l'informatique :
Cybersécurité : aujourd'hui, de nombreuses technologies de craquage de codes dépendent d'une force brute de calcul pour avoir la puissance requise grâce à différentes combinaisons de codes. L'informatique quantique effectue ces calculs bien plus rapidement ; une aubaine pour les attaquants, mais un défi sérieux pour quiconque cherche à protéger ses données.
En fait, la menace perçue des algorithmes quantiques est si grave pour les modèles de cybersécurité traditionnels, que cette course mène à la création d'une cryptographie résistante à l'énergie quantique. Les chercheurs d'Intel font partie de ces recherches : en 2020, ils ont publié un article sur une approche BIKE (Bit-flipping Key Encapsulation) pour générer des algorithmes de sécurité post-quantique, qui ont été examinés par l'Institut national des normes et de la technologie des États-Unis (NIST).
Recherche et développement : beaucoup de recherches, en particulier dans les domaines de l'ingénierie biologique et chimique, dépendent de la compréhension des modèles de liaison entre les différentes molécules. Cependant, le nombre de calculs possibles peut augmenter de manière exponentielle à mesure que les molécules deviennent plus complexes. La technologie quantique permet aux chercheurs de modéliser plus efficacement ces réactions et d'accélérer la découverte de médicaments et de matériaux.
Par exemple, les chercheurs de Microsoft utiliseront bientôt des ordinateurs quantiques pour identifier les processus moléculaires spécifiques dans les réactions bactériennes qui peuvent être utilisés pour produire des engrais : actuellement un processus très intense en matière d'émissions.
Analyse financière : les organisations financières ont historiquement payé au prix le plus élevé pour obtenir le plus petit avantage technologique par rapport à leurs concurrents (voir par exemple, la course à la réduction de la latence dans le trading à haute fréquence) et l'informatique quantique ne fait pas exception.
Grâce à sa capacité à traiter rapidement de grandes quantités d'informations, l'informatique quantique peut être une ressource puissante en termes de prix pour la création et la découverte. En 2019, les chercheurs de JPMorgan Chase et d'IBM ont publié un article décrivant comment les ordinateurs quantiques pourraient être utilisés pour améliorer le modèle de Monte Carlo, utilisé pour les prévisions financières.
Météorologie : les systèmes météorologiques sont notoirement complexes, de telle sorte que, même avec la technologie et la méthodologie les plus sophistiquées d'aujourd'hui, les rapports météorologiques sont encore peu fiables. Pour de nombreuses personnes dans le monde, par exemple celles qui dépendent des modèles météorologiques pour leur subsistance ou qui sont à risque d'événements météorologiques extrêmes, des rapports météorologiques précis peuvent être une question de vie ou de mort.
L'informatique quantique, avec sa capacité à traiter de grandes quantités d'informations à la fois, pourrait fournir un véritable changement de paradigme dans notre capacité à prévoir le temps. Par exemple, la startup d'informatique quantique Rigetti (avec Intel, un partenaire de l'échange quantique de Chicago) essaie d'utiliser des modèles quantiques pour le faire et de fournir une analyse quantique fiable et utilisable.
Vers la praticité quantique
Tout cela est actuellement spéculatif : ce qui est nécessaire est une infrastructure informatique quantique vraiment pratique et évolutive. Et Intel contribue à cet objectif.
Cela a inclus notre propre processeur quantique (la puce de 49 qubit Tangle Lake), ainsi que la technologie qui permettra de développer des processus d'informatique quantique puissants à l'avenir. Par exemple, la puce de contrôle cryogénique d'Intel peut aider à maintenir et à gérer les températures ultra-basses nécessaires à des opérations quantiques réussies.
Des avancées comme cela nous rapprochent des capacités quantiques vraiment pratiques tous les jours. Et il est probable que lorsque nous y arriverons, les possibilités énumérées ne soient qu'un morceau d'un paysage de puissance de calcul radicalement transformé.