Informatique quantique et révolution scientifique

Lorsque la "quantum supremacy" sera atteinte, certains problèmes totalement insolubles à l'aide de méthodes "digitales", vont pouvoir être résolus dans des temps suffisamment courts pour que cela ait un intérêt pratique. J'ai donné un exemple de problème de ce type dans l'article sur la cryptologie et l'informatique quantique.

En pratique, de très nombreux problèmes relèvent de cette catégorie et nous avons appris à vivre sans les résoudre...

Avec un ordinateur quantique, la résolution de certains de ces problèmes va ouvrir des voies de recherche nouvelles dans des domaines variés. La question de savoir quels problèmes vont pouvoir être résolus et lesquels resteront insolubles est assez ésotérique.  Pour faire simple, les ordinateurs quantiques vont rendre pratiquement possible la résolution de certains problèmes insolubles aujourd'hui mais il restera des problèmes inattaquables même avec des ordinateurs quantiques.

La chimie est un domaine emblématique d'application de l'informatique quantique. La modélisation les interactions entres atomes pourrait permettre de mieux comprendre le comportement de molécules et de mettre au point des réactions inconnues aujourd'hui. Cela permettra sans doute de synthétiser certains produits de façon plus efficace, de trouver de nouveaux médicaments ou de développer des matériaux totalement nouveaux....

Beaucoup de problèmes d'optimisation aujourd'hui insolubles sauf à petite échelle, pourraient être résolus. Des gains d'efficacité importants pourraient en résulter y compris dans le secteur des transports et de la logistique. Les problèmes classiques du voyageur de commerce et du sac à dos ont, par exemple, des solutions "efficaces" sur un ordinateur quantique. Ces problèmes "théoriques" se retrouvent naturellement dans l'optimisation de nombreux processus dans le secteur des transports.

Les algorithmes de "machine learning" pourraient aussi être améliorés et leur apprentissage accéléré... Comme il est, déjà, difficile de mesurer l'impact de l'intelligence artificielle dans nos vies et nos métiers, j'ai du mal à mesurer ce que cela pourrait permettre "en plus"...

Toujours en mathématique appliquée, on attend des avancées importantes pour certains modèles statistiques (par exemple pour les méthodes de Monte Carlo) qui ont, des applications variées dans de nombreux secteurs : finance, planification en général y compris pour la planification urbaine...

Les ordinateurs quantiques eux mêmes devraient voir leurs performances s'améliorer grâce au développement de nouveaux modèles et aux avancées réalisées dans le domaine de la modélisation des molécules...

Au delà de l'informatique, on envisage l'exploitation des phénomènes quantiques dans d'autres domaines et par exemple dans celui des télécommunications ou des systèmes de navigation... Plus précisément, l'intrication de deux états quantiques peut être réalisé entre deux particules distantes et permettre ainsi la transmission d'information entre  deux points distants de plusieurs centaines de kilomètres et ce de façon "immédiate" ! Les systèmes de navigation inertielle classiques pourraient être concurrencés par des systèmes quantiques beaucoup plus précis.

La "quantum supremacy" ne sera pas simplement un jalon dans l'histoire de l'informatique, cela devrait être le point de départ d'une nouvelle phase d'accélération de découvertes scientifiques. Toute la question est, maintenant, de savoir quand et surtout comment ce jalon va se matérialiser. L'accessibilité de ces technologies pourrait, par exemple, rester limitée à quelques entreprises ou à quelques pays pour des questions de prix ou de sécurité nationale.

Cet article est le quatrième (et dernier ?) d'une série sur l'informatique quantique.