L'avenir de l'informatique quantique en entreprise : acteurs clés, applications et indicateurs de performance

L'informatique quantique promet de transformer notre façon de résoudre les problèmes complexes, mais est-elle prête pour les applications critiques en entreprise ? Si l'attention se porte actuellement principalement sur la recherche scientifique, cette technologie se dirige progressivement vers des applications concrètes dans l'industrie. Cet article examine si l'informatique quantique aura bientôt un impact sur les entreprises, présente les principaux fournisseurs, décrit leurs offres et compare les performances quantiques à celles de l'informatique classique. Nous expliquons également le fonctionnement des qubits à l'aide d'un exemple simple afin de clarifier le concept fondamental de cette technologie émergente.

L’informatique quantique est-elle prête pour les applications critiques en entreprise ?

L'informatique quantique n'en est qu'à ses débuts, mais a réalisé des progrès considérables ces dernières années. Actuellement, la plupart des ordinateurs quantiques fonctionnent avec un nombre limité de qubits et sont sujets aux erreurs, ce qui restreint leur utilisation principalement à la recherche et à l'expérimentation. Les entreprises suivent de près cette évolution, car les ordinateurs quantiques ont le potentiel de résoudre certains problèmes beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques.

Cas d'utilisation actuels en entreprise

• Problèmes d'optimisation : Les entreprises de logistique et de gestion de la chaîne d'approvisionnement explorent les algorithmes quantiques pour améliorer le routage et la planification.

• Modélisation financière : Certaines institutions financières testent l’informatique quantique pour l’analyse des risques et l’optimisation de portefeuille.

• Science des matériaux et chimie : les entreprises pharmaceutiques utilisent des simulations quantiques pour découvrir de nouvelles molécules et de nouveaux médicaments.

  
  

Malgré ces perspectives prometteuses, l'informatique quantique n'est pas encore largement déployée pour les opérations critiques des entreprises. Cette technologie doit surmonter des défis tels que la stabilité des qubits, la correction d'erreurs et la mise à l'échelle avant de pouvoir gérer de manière fiable des charges de travail importantes et concrètes.

Perspectives d'avenir

Les experts prévoient que l'informatique quantique passera progressivement des laboratoires de recherche aux environnements d'affaires au cours de la prochaine décennie. Les approches hybrides, combinant systèmes classiques et quantiques, domineront probablement les premières applications. À mesure que le matériel s'améliorera, des secteurs comme la finance, la logistique, l'énergie et l'industrie pharmaceutique pourraient en tirer des avantages considérables.

Comment fonctionnent les qubits : comprendre les états multiples

Contrairement aux bits classiques qui représentent soit 0, soit 1, les qubits peuvent exister simultanément dans plusieurs états grâce à une propriété appelée superposition . Cela permet aux ordinateurs quantiques de traiter simultanément un très grand nombre de possibilités.

Exemple de superposition de qubits

Imaginez une pièce qui tourne dans l'air. Pendant sa rotation, elle n'est ni pile ni face, mais une combinaison des deux. Lorsqu'elle retombe, elle prend l'un ou l'autre état. De même, un qubit en superposition possède les états 0 et 1 jusqu'à sa mesure.

Mathématiquement, l'état d'un qubit peut s'écrire comme suit :

|ψ⟩ = α|0⟩ + β|1⟩

Ici, α et β sont des nombres complexes représentant les amplitudes de probabilité que le qubit soit dans l'état 0 ou 1. Les probabilités de mesurer chaque état sont |α|² et |β|², dont la somme est égale à 1.

Enchevêtrement et interférence

Les qubits peuvent également s'intriquer , ce qui signifie que l'état d'un qubit dépend d'un autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Cette propriété permet aux ordinateurs quantiques d'effectuer des calculs complexes que les ordinateurs classiques ne peuvent pas reproduire efficacement.

L'interférence permet aux algorithmes quantiques d'amplifier les réponses correctes et d'annuler les réponses incorrectes, améliorant ainsi les chances de trouver la bonne solution.

Principaux fournisseurs de produits d'informatique quantique

Plusieurs entreprises sont à la pointe du développement et de la commercialisation de matériel et de logiciels d'informatique quantique. Leurs produits diffèrent par leur technologie de qubits, leurs performances et leur accessibilité.

IBM Quantum

• Technologie : Qubits supraconducteurs

• Nombre de qubits : Plus de 400 qubits disponibles sur les systèmes IBM Quantum (en 2024)

• Fonctionnalités : Plateforme de calcul quantique basée sur le cloud (IBM Quantum Experience), kits de développement logiciel open source (Qiskit) et flux de travail hybrides quantiques-classiques.

• Applications : Recherche, éducation et expérimentations commerciales en phase de démarrage

  
  

IBM s'attache à rendre l'informatique quantique accessible via le cloud, permettant ainsi aux utilisateurs du monde entier de réaliser des expériences sur de véritables processeurs quantiques.

IA quantique de Google

• Technologie : Qubits supraconducteurs

• Nombre de qubits : processeurs « Bristlecone » à 72 qubits et processeurs plus récents avec un plus grand nombre de qubits.

• Fonctionnalités : Démonstration de la suprématie quantique, cadre logiciel Cirq et collaborations de recherche

• Applications : Recherche scientifique, développement d'algorithmes et exploration des avantages quantiques

  
  

En 2019, Google a fait la une des journaux en démontrant sa suprématie quantique, en montrant qu'un ordinateur quantique résolvait un problème plus rapidement que le meilleur supercalculateur classique.

Rigetti Informatique

• Technologie : Qubits supraconducteurs

• Nombre de qubits : plus de 80 qubits sur des systèmes accessibles via le cloud

• Fonctionnalités : Plateforme Forest pour la programmation quantique, le calcul hybride quantique-classique et l'intégration avec les services cloud classiques

• Applications : Optimisation, apprentissage automatique et simulations chimiques

  
  

Rigetti propose une plateforme informatique quantique complète combinant matériel et logiciel pour les développeurs et les entreprises.

Systèmes D-Wave

• Technologie : Recuit quantique (optimisation quantique spécialisée)

• Nombre de qubits : Plus de 5 000 qubits dans le système Advantage le plus récent

• Caractéristiques : Spécialisé dans les problèmes d'optimisation, solveurs hybrides combinant méthodes classiques et quantiques

• Applications : Logistique, finance, production industrielle et science des matériaux

  
  

L'approche de D-Wave se distingue par le fait qu'elle cible des problèmes d'optimisation spécifiques plutôt que l'informatique quantique universelle.

IonQ

• Technologie : Qubits à ions piégés

• Nombre de qubits : plus de 32 qubits haute fidélité

• Caractéristiques : Temps de cohérence élevés, accès au cloud via AWS et Microsoft Azure, et architecture évolutive

• Applications : Recherche, cryptographie et premières applications commerciales

  
  

La technologie des ions piégés d'IonQ offre une durée de vie des qubits plus longue et des taux d'erreur plus faibles que les qubits supraconducteurs.

Comparaison des performances : informatique quantique vs informatique classique

L'informatique quantique n'est pas systématiquement plus rapide que l'informatique classique. Elle excelle pour certains types de problèmes, mais rencontre des difficultés pour d'autres. Voici une comparaison des performances :

Rapidité et efficacité

• Avantage quantique : pour certains algorithmes comme la factorisation de Shor ou la recherche de Grover, les ordinateurs quantiques peuvent théoriquement résoudre les problèmes de manière exponentielle ou quadratique plus rapide.

• Limitations actuelles : le bruit, les taux d’erreur et le nombre limité de qubits limitent aujourd’hui les gains de vitesse pratiques.

• Points forts des ordinateurs classiques : les ordinateurs classiques restent supérieurs pour les tâches générales et le traitement de données à grande échelle.

  
  

Exemple : Factorisation de grands nombres

Les algorithmes classiques de factorisation des grands nombres voient leur complexité diminuer exponentiellement avec la taille du nombre. Les algorithmes quantiques, comme l'algorithme de Shor, peuvent factoriser de grands nombres en temps polynomial, ce qui représente une menace pour les systèmes cryptographiques actuels.

Évaluation comparative des systèmes quantiques

• Volume quantique : IBM utilise cette métrique pour mesurer les performances effectives d’un ordinateur quantique, en tenant compte du nombre de qubits, des taux d’erreur et de la connectivité.

• Temps de cohérence des qubits : une cohérence plus longue signifie que les qubits conservent leur état plus longtemps, permettant des calculs plus complexes.

• Fidélité des portes : La précision des opérations quantiques a un impact direct sur la fiabilité des calculs.

  
  

Actuellement, les ordinateurs quantiques ont des volumes quantiques de l'ordre de quelques centaines à quelques milliers, bien en deçà de ce qui est nécessaire pour les applications commerciales à grande échelle.

Étapes pratiques pour les entreprises intéressées par l'informatique quantique

• Commencez par la formation : apprenez les bases de l’informatique quantique et son impact potentiel sur votre secteur d’activité.

• Expérimentez avec les plateformes cloud : utilisez IBM Quantum Experience, Amazon Braket ou Microsoft Azure Quantum pour réaliser des expériences à petite échelle.

• Identifier les problèmes appropriés : rechercher des défis en matière d’optimisation, de simulation ou de cryptographie où l’informatique quantique pourrait être utile.

• Collaborer avec des experts : nouer des partenariats avec des instituts de recherche ou des start-ups quantiques pour explorer des projets pilotes.

• Prévoyez le long terme : l’informatique quantique va mûrir au fil des années ; préparez votre infrastructure et vos équipes en conséquence.