L'ordinateur quantique sera-t-il une innovation française ? C'est en tout cas le cap fixé par Emmanuel Macron. En visite jeudi sur le campus de Saclay, en région parisienne, l’un des plus grands centres de recherche du pays, le président de la République a dévoilé le "plan quantique" de la France : 1,8 milliard d’euros sur cinq ans pour développer notre propre ordinateur quantique, sorte de supercalculateur du futur. Les États-Unis et la Chine ont pris de l'avance mais le projet est encore à l'état de théorie. Mais cette innovation, attendue dans les dix prochaines années, va bouleverser le monde scientifique.
Un ordinateur régi par les lois de l'infiniment petit
L'ordinateur quantique est un ordinateur qui se base sur les principes de la physique quantique pour calculer. "Si on prend le monde physique que l'on connaît aujourd'hui, que l'on voit, on est capable de modéliser un certain nombre de phénomènes : comment les planètes tournent, comment notre environnement évolue… Ce qui est plus compliqué, c'est la modélisation de l'infiniment petit, en dessous de l'atome", explique Xavier Vasques, directeur mondial des centres technologiques d’IBM Systems. Ce monde subatomique est régi par des lois physiques différentes du nôtre, les lois de la mécanique quantique, la plus connue étant l'équation de Schrödinger.
"Grâce à ces lois, on peut construire des ordinateurs qui effectuent des calculs différemment des ordinateurs traditionnels", ajoute Xavier Vasques, invité de L'interview Éco d'Europe 1. "Différemment" signifie, en substance, des calculs faits en parallèle, et non les uns après les autres. Par conséquent, les ordinateurs quantiques seront beaucoup plus puissants et rapides que ceux d'aujourd'hui. "Prenons l'exemple de l'organisation d'un mariage. Pour le plan de table, si vous avez 10 personnes à placer, il y a 10 facteurs et donc plus de 3,6 millions de combinaisons possibles. Dans certaines situations, il y en a 500 ou 1.000. Et dans ce cas, même les ordinateurs les plus puissants du monde mettront des années à tout calculer. Avec l'ordinateur quantique, on sera en capacité de résoudre des problèmes aujourd'hui insolubles."
Des applications pour la santé, la météo, l'économie…
Tout cela est encore théorique puisqu'aucun ordinateur quantique n'a encore été construit. Google a tutoyé la "suprématie quantique" en 2019 tandis qu'Atos a développé en 2016 un simulateur d'ordinateur quantique, par définition encore bridé. Mais l'innovation promet des bouleversements dans de nombreux domaines : analyse financière, intelligence artificielle, prévisions météo, nucléaire, santé, communications… Autant de secteurs stratégiques qui sous-tendent le plan d'investissement français, avec l'objectif assumé de devenir "le premier État à se doter d'un prototype complet d'ordinateur quantique généraliste", ce qui serait "un exploit scientifique majeur", a indiqué Emmanuel Macron.
Mais il ne s'agit pas uniquement de recherche théorique. Les retombées seront concrètes pour tout le monde. "Aujourd'hui, pour trouver un médicament, il faut quelques années. Même si des progrès ont été faits dernièrement, on l'a vu avec le vaccin contre le Covid-19, on est incapable de modéliser une molécule simple avec très peu d'atomes", rappelle Xavier Vasques. "Un ordinateur quantique va pouvoir modéliser la façon dont les molécules interagissent, comment elles se comportent entre elles. Et demain on pourra synthétiser des molécules thérapeutiques et ainsi personnaliser de plus en plus la médecine. Il y aura autant de protocoles de soins que de malades."
Des machines complexes et adeptes du froid
En revanche, le terme d'ordinateur peut être trompeur : nous n'aurons pas tous un ordinateur quantique dans notre bureau dans dix ans. Il s'agit d'un supercalculateur, une machine de laboratoire imposante. Les prototypes ne ressemblent pas du tout à des ordinateurs, ce sont des enchevêtrements de fils et de tubes suspendus plafond, comme des chandeliers high tech. En l'état, il faut donc se contenter des simulateurs, première étape du "plan quantique" français, pour se familiariser avec le fonctionnement des ordinateurs quantiques.
La seconde étape présentera en plus une contrainte technique, puisque matérialiser un ordinateur quantique est un processus extrêmement complexe. Les qubits, équivalent des bits quantiques, qui sont le "langage" de l'ordinateur quantique, ne fonctionnent que dans un environnement cryogénique, où la température doit être proche du zéro absolu, soit… -273 degrés Celsius. Pour cela, il faudra sans doute attendre l'horizon 2030.