Sept domaines impactés par l’informatique quantique

Comme pour toute nouvelle technologie, des applications actuellement inimaginables seront développées au fur et à mesure que le quantique continuera à évoluer et à créer de nouvelles opportunités. Nous en dressons donc, ici, une liste non exhaustive. 

L’intelligence artificielle, technologie au potentiel incroyable, est malgré tout confrontée à un problème de taille : la limitation des capacités de calcul des ordinateurs classiques pour exécuter des algorithmes lourds.

Chaque retour d’information donné par une intelligence artificielle est en effet basé sur le calcul des probabilités pour de nombreux choix possibles. Bien que la puissance de nos équipements ait été multipliée par dix au cours des trente dernières années, il semblerait que l'informatique traditionnelle ne permettra pas de résoudre certains problèmes.

En démultipliant le potentiel de calcul des systèmes d'intelligence artificielle grâce à sa puissance combinatoire, l’ordinateur quantique pourrait permettre de réduire les temps d’apprentissage et les délais de traitement de nombreuses applications de l’intelligence artificielle, mais aussi d’améliorer le raisonnement et la compréhension.

Le quantique pourrait ainsi être l'une des solutions techniques pour faire entrer l'intelligence artificielle dans une nouvelle ère en termes de sécurité et de vitesse d'exécution des algorithmes. Une telle percée pourrait donner un élan sans précédent à de nombreux secteurs, comme l’Internet des Objets (IoT), le traitement du langage naturel, ou encore les véhicules autonomes, un domaine qui nécessite un ensemble de calculs intensifs, qui deviennent de plus en plus difficiles à mesure que l'on ajoute des données et des relations plus complexes au sein des variables.

La plupart des mots de passe des comptes en ligne et des transactions et communications sécurisées d'aujourd'hui sont protégés par des algorithmes de cryptage. Ces systèmes permettent aux internautes de partager des données de manière sécurisée, que seule une personne possédant la bonne "clé" peut lire. Il est aujourd’hui extrêmement long pour un ordinateur classique de résoudre le problème mathématique qui se cache derrière un chiffrement basé sur des clés bien dimensionnées.

Pourtant, les méthodes actuelles de cryptage deviendront obsolètes face à l’ordinateur quantique, qui aura le potentiel de casser tout système, devenant ainsi une menace sérieuse pour les systèmes de cybersécurité sur lesquels s'appuient pratiquement toutes les entreprises.

Une nouvelle génération de technologies de cryptage quantique sera alors nécessaire pour protéger les données sensibles actuelles de potentielles attaques perpétrées par des ordinateurs quantiques. Les scientifiques travaillent déjà sur cette cryptographie postquantique, en essayant de se préparer à ce point de basculement.

Si l’ordinateur quantique pourra constituer un risque pour la sécurité des données (et par conséquent des données financières), celui-ci promet également d’ouvrir de belles perspectives au secteur en termes de sécurisation des échanges, d’évaluation des risques et de détection des fraudes. Pour cette dernière, on sait en effet que les institutions financières perdent entre 10 et 40 milliards de dollars de revenus par an en raison de la fraude et des mauvaises pratiques de gestion des données.

En effectuant des calculs massifs et complexes, l’ordinateur quantique pourrait ainsi réaliser des prévisions financières et permettre de mieux comprendre certains phénomènes économiques. Les capacités de modélisation des données des ordinateurs quantiques devraient en effet s'avérer supérieures pour trouver des modèles, effectuer des classifications et faire des prédictions qui ne sont pas possibles aujourd'hui avec les ordinateurs classiques.

L’une des plus grandes avancées que pourra permettre l’informatique quantique sera très probablement la modélisation précise des interactions moléculaires.

Aujourd’hui, les scientifiques doivent en effet  souvent examiner la structure exacte d'une molécule pour déterminer ses propriétés et comprendre ses potentielles interactions avec d'autres molécules. Etant donné qu’il est presque impossible pour les ordinateurs de simuler des molécules de base qui ont relativement peu d'atomes (chaque atome interagit de manière complexe avec d'autres atomes), les scientifiques doivent ainsi synthétiser réellement les molécules en question pour en mesurer physiquement les propriétés chimiques. Souvent, la molécule ne fonctionne pas comme prévu, ce qui implique davantage de synthèse et de tests. Ce processus rend le développement de nouveaux produits chimiques extrêmement long et coûteux.

La capacité des ordinateurs quantiques à se concentrer sur l'existence de 1 et de 0 simultanément pourrait permettre de cartographier avec succès les molécules, même les plus complexes. Cela pourrait ouvrir des opportunités dans plusieurs domaines, à commencer par le développement de médicaments, la production d’engrais (qui représentent aujourd’hui 2 % de la consommation mondiale d'énergie), ou encore l’élimination du dioxyde de carbone. De belles avancées, aux profondes conséquences sur l'énergie et l'environnement.

Les ordinateurs quantiques permettront de simuler des molécules de plus en plus complexes, mais aussi les interactions entre médicaments. Chaque petit progrès dans cette direction entraînera ainsi un développement plus rapide de nouveaux médicaments, et pourrait conduire à de nouveaux traitements.

Plus globalement, l’ordinateur quantique permettra d’accélérer la compréhension des maladies et d’améliorer la précision des traitements. Ainsi, les cliniciens pourront intégrer un grand nombre d'ensembles de données interfonctionnelles dans leurs modèles de facteurs de risque des patients, identifier plus rapidement les protocoles de traitement ciblés, les personnaliser, et enfin comprendre plus précisément où et pourquoi un protocole a réussi ou échoué.

Les prévisions météorologiques se basent sur des nombres gigantesques de variables, telles que la pression atmosphérique, la température et la densité de l'air, rendant la simulation classique longue et les prévisions difficiles dès qu’on dépasse quelques jours.

Pourtant, de nombreux secteurs, à commencer par l’agriculture, l’élevage, le transport et la production d’énergie, ont besoin de prévisions météorologiques fiables afin d’optimiser  leur activité, ou encore préparer leurs infrastructures, dans certaines zones géographiques, avant les catastrophes naturelles.

Dans tous les secteurs, de nombreux problèmes commerciaux complexes reposent sur une multitude de variables, parfois difficiles à anticiper. Pour les éviter, réduire les pertes et optimiser leur efficacité, les entreprises doivent réaliser des calculs longs et coûteux, pas toujours fiables.

Les ordinateurs quantiques fonctionnant avec plusieurs variables simultanément, ils offriraient ainsi aux entreprises une meilleure analyse des données et une modélisation robuste, afin de les aider à optimiser leur logistique et la planification des flux de travail associés à la gestion de leur chaîne d'approvisionnement.