Nous sommes inondés d'enthousiasme autour de l'ordinateur quantique, présenté comme la "machine miracle" qui reléguerait nos ordinateurs classiques au rang de boulier. Cette vision est largement exagérée. Comme l'explique Frank Verstraete, physicien théoricien à l'Université de Gand : "Un ordinateur quantique ne calcule pas plus vite, mais différemment."
Depuis que des géants comme Microsoft, Google, Intel et IBM investissent dans cette technologie, une course effrénée est lancée pour créer le premier prototype fonctionnel. L'objectif : maximiser le nombre de qubits, équivalents quantiques des bits classiques. Ces entreprises laissent entendre que la "suprématie quantique" – la capacité à résoudre des problèmes insurmontables pour les ordinateurs classiques – est imminente. Les jours des ordinateurs binaires, y compris les superordinateurs les plus puissants, sembleraient comptés.
"N'hésitez pas à parler de battage médiatique", déclare Frank Verstraete. "Les grandes firmes technologiques font une publicité massive pour leurs prototypes, alors qu'IBM explore cette voie depuis les années 1980."
'Avec un ordinateur quantique, vous pouvez déchiffrer des codes encore étanches, puis développer de meilleurs codes.' Frank Verstraete
La concurrence actuelle injecte des fonds massifs dans la recherche, permettant des systèmes quantiques de 50 qubits. Pourtant, selon Verstraete : "Ces systèmes ne fonctionnent pas encore comme de vrais ordinateurs quantiques et restent simulables par un ordinateur classique. Pour les dix prochaines années, je ne vois pas d'ordinateur quantique résoudre des problèmes pertinents impossibles à traiter classiquement."
Verstraete, spécialiste de la théorie quantique appliquée à la physique, ne note aucune percée majeure justifiant l'euphorie. "La technologie progresse, mais un ordinateur quantique utile reste lointain."
Les systèmes à 50 qubits de Google, IBM et Intel ont-ils fait sensation ? "C'est une prouesse technique en physique quantique", concède Verstraete. "Mais ils ne sont pas fiables : sans correction d'erreurs robuste, ils échouent. Un ordinateur quantique fiable nécessite des milliers, voire millions de qubits supplémentaires pour maintenir la cohérence. La technologie pour cela est naissante. Nous sommes loin d'un circuit quantique complet avec des millions de portes logiques quantiques."
Le scepticisme de Verstraete n'exclut pas un avenir brillant pour l'ordinateur quantique. Pas comme un calculateur ultra-rapide, mais comme un simulateur puissant du micromonde quantique, régi par des interactions subatomiques. "Cela dépasse les mathématiques traditionnelles", précise-t-il.
La simulation porte sur des systèmes à plusieurs corps (noyaux atomiques, molécules, protéines), essentiels en physique des particules, chimie et biologie. Chaque qubit représente un état quantique, comme le spin d'un électron, et les algorithmes quantiques gèrent la simulation.
"Aujourd'hui, ces systèmes sont calculés sur ordinateurs classiques, lentement même sur superordinateurs", note Verstraete. "Un ordinateur quantique imite directement le système, comme un laboratoire virtuel intemporel. C'est le Saint Graal."
Le potentiel est immense pour l'industrie pharmaceutique et chimique, où les simulations moléculaires épuisent la puissance de calcul mondiale.
Il s'agit d'une manière complètement différente de programmer. Vous ne pouvez jamais exécuter un simple traitement de texte sur un ordinateur quantique. Harry Buhrman
Harry Buhrman, fondateur de QuSoft (centre néerlandais de logiciels quantiques), valorise la simulation mais voit aussi des applications mathématiques comme la factorisation pour casser le chiffrement RSA, puis en créer de meilleurs.
Buhrman explore aussi l'optimisation et l'apprentissage automatique.
À l'Université Libre de Bruxelles, Jérémy Roland développe des algorithmes quantiques pour l'algèbre linéaire. "La mécanique quantique est intrinsèquement linéaire, idéale pour simuler l'algèbre."
Mais trouver des problèmes concrets est ardu. L'algorithme de Shor (1994) reste peaufiné. Un exemple : les systèmes de recommandation (Netflix, Amazon), où une matrice consommateurs-produits nécessite des calculs quantiques pour des suggestions en temps réel.
Ces niches montrent que les ordinateurs quantiques cibleront des problèmes spécifiques. "Trouver des cas pertinents est un défi", admet Verstraete.
Buhrman contredit partiellement : des algorithmes existent pour recherche, optimisation et réseaux. Mais il insiste : "L'ordinateur quantique calcule différemment, avec des qubits en superposition. Une refonte complète des algorithmes est nécessaire."
Pour Buhrman, les algorithmes actuels ne sont que la pointe de l'iceberg. Trois catégories de problèmes : impossibles, possibles (simulations, factorisation), et inconnus.
QuSoft complète QuTech (TU Delft/Microsoft) en développant logiciels quantiques inédits.
Les qubits exploitent la superposition pour des calculs parallèles, mais la mesure collapse l'état. Les algorithmes assurent un résultat correct. L'isolation des qubits est cruciale contre la décohérence.
Théoriquement résolu : des millions de qubits en superposition sont possibles, rendant le quantique macroscopique viable – comme le chat de Schrödinger à la fois mort et vivant.
La "suprématie quantique" (problème insoluble classiquement) approche peut-être à 50-100 qubits, selon Buhrman. Verstraete tempère : ces démonstrations manquent de pertinence scientifique.
