L'informatique quantique en 2022 : une nouvelle, mais quelle utilité ?

L'avenir de l'informatique quantique n'est pas encore tout à fait là. Mais cela ne signifie pas que les entreprises ne doivent pas se préparer. Bien que la technologie ne cesse de s'améliorer, l'informatique quantique continuera probablement à bénéficier d'une couverture médiatique plus importante que ses applications pratiques en 2022. Deloitte Global prévoit que les multiples entreprises qui fabriquent des ordinateurs quantiques (QC) doubleront le volume quantique de leurs QC - le nombre et la fiabilité des bits quantiques (qubits) disponibles pour le calcul - par rapport à ce qu'il était en 2021. Les sociétés de capital-risque ont investi plus d'un milliard de dollars dans le secteur en 2021, et une entreprise a même été cotée en bourse avec une évaluation de plusieurs milliards de dollars.¹ En outre, les investissements dans le secteur quantique par les gouvernements, notamment ceux de la Chine, de l'Inde, du Japon, de l'Allemagne, des Pays-Bas, du Canada et des États-Unis, porteront probablement le total à plus de 5 milliards de dollars pour l'année.² Bien que nous nous attendions à ce que ces développements fassent l'objet d'une grande couverture médiatique, nous prévoyons également que moins d'une douzaine d'entreprises dans le monde utiliseront des QC dans le cadre de leurs activités quotidiennes³ et seulement pour un nombre limité de cas d'utilisation, principalement autour de problèmes d'optimisation. En 2022, les revenus du matériel, des logiciels et des services de QC seront probablement inférieurs à 500 millions de dollars US.⁴

L'informatique quantique a un grand potentiel, mais elle est difficile à mettre en œuvre

Les CQ actuels se situent à peu près au niveau où se trouvait le vol plus lourd que l'air le 17 décembre 1903. Personne ne doute de l'utilité multiple des avions et tout le monde se réjouit de la réalisation du vol motorisé... mais le meilleur vol du Wright Flyer ce jour-là a permis de parcourir 255 mètres en une minute environ, soit une vitesse d'environ 15 km/h, avec un seul pilote, sans chargement et sans virage. C'était un exploit historique, mais pas utile. 

 Cela dit, un peu plus d'une décennie plus tard, les avions ont joué un rôle déterminant dans la Première Guerre mondiale, et la technologie progresse plus rapidement aujourd'hui qu'à l'époque. La question se pose toutefois de savoir si l'informatique quantique suivra le même chemin.

 Bien que les CQ soient des ordres de grandeur meilleurs qu'il y a cinq ans, ils restent peu rentables pour résoudre les problèmes du monde réel. Nombre des tâches qu'ils accomplissent actuellement peuvent être reproduites sur un ordinateur portable standard pour une fraction du coût.⁵ Le problème de l'utilité des CQ n'est pas le manque de cas d'utilisation, d'argent, d'efforts ou même de progrès. Le problème de l'utilité des CQ n'est pas le manque de cas d'utilisation, d'argent, d'efforts ou même de progrès. Nous ne connaissons pas encore le "chiffre magique" du volume quantique - une mesure de la quantité et de la fiabilité combinées des "qubits" qui alimentent la capacité de calcul d'un QC - qui rendra les QC utiles dans le monde réel.

Les entreprises ne mesurent pas toutes de la même manière le volume quantique, mais le fait que les volumes quantiques comparables doublent, voire augmentent plus rapidement, tous les deux ans, semble être un signe de progrès. Mais il n'est pas clair si nous avons besoin d'un volume quantique de mille, d'un million ou d'un milliard pour fabriquer des CQ pouvant être utilisés pour de multiples applications dans le monde réel.

Normalement, c'est la partie de notre prédiction où nous discutons des lecteurs qui devraient s'en préoccuper et pourquoi. Certaines industries doivent prêter attention et mettre le pied dans la porte du quantique : Pour eux, le fait de disposer de petites équipes effectuant un travail de pionnier peut être utile pour se prémunir contre les risques. Mais, de manière inhabituelle, la plupart des lecteurs dans de nombreux secteurs d'activité ne doivent pas se préoccuper des annonces probables de diverses sociétés d'informatique quantique au cours des deux prochaines années. 

Ne vous méprenez pas. Ces entreprises investissent des milliards de dollars dans la recherche et le développement ; elles repoussent les limites de l'ingénierie et de la science, et lorsqu'un QC utile sera construit à un moment donné, les avancées de 2022 et 2023 s'avéreront avoir été des étapes critiques sur la voie de l'utilité. Mais il est peu probable que le fait de fabriquer davantage de qubits, de fabriquer des qubits plus stables, ou même de faire les deux en même temps, produise un QC largement utile dans les deux prochaines années.

Faut-il alors ignorer complètement les QC ? Pas tout à fait. Il y a quelques domaines où l'utilité et l'argent des QC sont déjà là. Il s'agit notamment des domaines suivants

• L'optimisation. Il y a eu quelques annonces publiques d'un type spécial de CQ résolvant des problèmes d'optimisation du monde réel, comme l'acheminement des bus et la planification des cellules radio. Dans la plupart des cas, il s'agissait plutôt d'essais de validation du concept que de déploiements actifs ou à grande échelle :⁶ la technologie a fonctionné, des avantages ont été constatés, mais les solutions ne semblent pas être utilisées de manière continue, car il est possible de réaliser des optimisations similaires de manière beaucoup plus rentable à l'aide de technologies classiques. Cependant, plus récemment, une chaîne d'épicerie canadienne a utilisé un CQ pour réduire le temps de calcul de l'optimisation "de 25 heures à quelques secondes" et prévoit "d'appliquer quotidiennement la quantique dans la production".⁷ Il est possible que nous voyions davantage de mises en œuvre réelles dans le domaine de la logistique et de la chaîne d'approvisionnement au cours des prochaines années.
• Chimie quantique et science des matériaux. La conception de nouveaux matériaux atome par atome est trop difficile pour les ordinateurs classiques, mais les CQ pourraient avoir une longueur d'avance dans la modélisation des effets quantiques, que ce soit pour de nouveaux matériaux semi-conducteurs, des catalyseurs dans la production industrielle ou des applications dans le domaine de la santé. On a d'abord pensé que l'étude d'une molécule de taille utile, comportant des centaines d'atomes, nécessiterait un CQ de 800 à 1 500 qubits, ce qui ne serait pas possible avant de nombreuses années.⁸ Mais des innovations plus récentes dans le matériel et les logiciels suggèrent que ces chiffres sont peut-être prudents et que des applications dans le monde réel pourraient être possibles dans un horizon de 3 à 5 ans.⁹

Il convient également de noter que les QC ne sont pas les seuls dispositifs quantiques qui sont utiles et économiquement viables à certaines fins. En particulier, la technologie quantique est utilisée dans deux applications qui, parce qu'elles ont été développées plus tôt que les QC, constituent des marchés plus importants, du moins pour l'instant :

• Détection quantique. Les particules subatomiques peuvent être utilisées pour fabriquer des capteurs très réactifs dont la précision et les performances dépassent celles des capteurs conventionnels. Ces capteurs quantiques ont le potentiel de remplacer les capteurs existants dans de nombreuses applications, notamment la localisation et la surveillance des gisements de pétrole, de gaz et de minéraux, la surveillance des sites de construction et la détection des moindres changements environnementaux, sismiques ou météorologiques. En raison de ces utilisations actuelles et imminentes dans le monde réel, le marché de la détection quantique représentait plus de 400 millions de dollars US en 2020, a augmenté et sera probablement plus important que le marché du contrôle de la qualité en 2022¹⁰ - et il est en pleine croissance.
• Communications quantiques. Les communications quantiques sont une solution matérielle tirant parti des principes de la mécanique quantique pour créer des réseaux de communication sécurisés, théoriquement inviolables et capables de détecter les interceptions ou les écoutes. La distribution de clés quantiques (QKD) est actuellement la plus aboutie, et elle offre un très haut niveau de sécurité. Les communications utilisant la QKD peuvent être acheminées par des réseaux de fibres optiques, par voie aérienne ou par satellite.¹¹ Bien qu'elle ait des limites en termes de vitesse, de distance, de besoin de répéteurs et de coût, la QKD est utilisée dans de nombreux pays par des groupes du secteur public (armée et gouvernement) et du secteur privé.¹² Le marché de la QKD est encore une niche, mais il devrait représenter 3 milliards de dollars américains d'ici 2030. ¹³