Comment IBM veut démocratiser l'informatique quantique via le cloud
Depuis son émergence dans les années 70, l'informatique quantique fait fantasmer plus d'un développeur. Nos ordinateurs raisonnent de façon binaire, enchaînant les 0 et les 1. Rajouter de la mémoire ou les doter de processeurs toujours plus puissants ne peut - en dépit de la loi de Moore - leur permettre de résoudre les problèmes les plus complexes. Avec l'ordinateur quantique, on change de dimension. Comme son nom l'indique, il fait appel aux propriétés de la physique quantique et notamment au principe de "superposition" des états d'une particule. A la différence du bit, le qubit, l'unité de mesure de l'informatique quantique, peut représenter de façon simultanée un 0 et un 1. Dédié à l'analyse combinatoire, le calcul quantique se prête à des cas d'usage bien précis dans les domaines notamment de l'intelligence artificielle ou de la cryptographie.
Jusqu'à il y a peu, l'informatique quantique était réservée aux seuls départements de R&D. De fait, elle exige de régler des contraintes techniques particulièrement élevées pour assurer la stabilité des qubits. Isolé du monde extérieur, le système doit être protégé des interférences magnétiques et refroidi à des températures proches du zéro absolu (- 273,15°C). La moindre modification de l'environnement peut modifier une valeur et entraîner une erreur de calcul.
Un service lancé en mai 2016
Autant dire que l'informatique quantique n'est pas à la portée de monsieur Tout le monde. Ou plutôt était. Une fois encore, le cloud change la donne. Comme il a pu le faire avec l'intelligence artificielle via des API, il rend accessible au plus grand nombre des technologies jusqu'alors réservées aux seuls experts. C'est en tout cas le pari que fait IBM. Depuis mai 2016, Big Blue propose à tous les utilisateurs qui le souhaitent de conduire des expériences sur une machine quantique accessible en mode cloud. Alors que celle-ci est physiquement installée sur le centre de recherche T.J Watson du géant IT américain à New York, n'importe qui sur la planète peut profiter de sa puissance de calcul à distance.
Baptisé IBM Q, ce service a déjà séduit 40 000 clients dans une centaine de pays. 300 000 expériences quantiques ont été menées dans le monde via cette infrastructure, et 15 articles scientifiques ont été publiés dans la foulée - au-delà de ceux proposés par IBM.
Une version gratuite
IBM a commencé par un processeur de cinq qubits pour monter ensuite en puissance. IBM Q repose aujourd'hui sur deux configurations. Accessible gratuitement, la première repose sur un processeur de 16 qubits. Elle s'adresse aux développeurs et aux chercheurs qui souhaitent exécuter des algorithmes, explorer des tutoriels, effectuer des simulations. Un kit de développement logiciel est à leur disposition sur GitHub. Un bon moyen de constituer un écosystème, un des objectifs affichés par IBM. La seconde configuration s'appuie sur un processeur de 17 qubits, le plus puissant créé à ce jour par le groupe. L'architecture matérielle a été aussi améliorée. Il s'agit cette fois d'une offre commerciale dont la tarification est définie au cas par cas en fonction du projet.
Cap sur une puissance de 50 qubits
Et le géant informatique ne compte pas s'arrêter là. Dans la prochaine décennie, il entend atteindre les 50 qubits et concevoir un ordinateur quantique universel, capable d'exécuter toutes sortes de calculs. Bien au-delà de la puissance des supercalculateurs les plus performants. Un Graal numérique que convoitent aussi ses concurrents.
En mai 2013, Google lançait le Quantum Artificial Intelligence Lab, un laboratoire de recherche centré exclusivement sur l'informatique quantique. Fin 2015, Google présentait D-Wave 2X, un nouvel ordinateur quantique mis au point par le fabricant D-Wave et dont il est copropriétaire avec la Nasa. Microsoft planche sur le problème depuis 2005 et la création de Station Q, un centre de R&D dédié.
Combinaison entre informatique quantique et IA
Directeur technique de la division "systems hardware" chez IBM, Xavier Vasques se félicite du chemin accompli. "C'est une autre façon de concevoir des ordinateurs, nous faisons par exemple appel à des experts en matériaux. Si on reste dans la R&D, nous avons franchi une étape en industrialisant nos process et en rendant cette puissance de calcul disponible dans le cloud", se félicite-t-il. Selon lui, les cas d'usage qui se dessinent sont nombreux et variés. "Dans la santé, l'informatique quantique peut aider la recherche pharmaceutique en permettant d'étudier comment les molécules qui entrent dans la composition d'un médicament interagissent entre elles. Le séquençage généralisé de l'ADN via l'informatique quantique pourrait par ailleurs permettre de proposer des traitements personnalisés du cancer", argue le spécialiste.
Autres pistes évoquées : l'optimisation des circuits d'approvisionnement dans la gestion de la chaîne logistique ou encore l'analyse des risques pour optimiser les placements financiers.
Dotée d'une puissance de calcul infinie, l'informatique quantique combinée à l'intelligence artificielle pourrait permettre d'ouvrir encore de nouvelles perspectives. Si pour l'heure IBM Q n'est pas associé à la plateforme d'IA Watson de Big Blue, il devrait l'être demain. Enfin, ces avancées contribueront certainement à mieux sécuriser le cloud. Propres à l'informatique quantique, les algorithmes d'IA de Grover et de Shor proposent déjà une protection supérieure au chiffrement actuel de type RSA.