Le champ de l’informatique quantique est-il véritablement en train de démarrer ? C’est certainement vrai dans le domaine scientifique, puisqu’il ne se passe pas une semaine sans que la presse spécialisée ne relate une avancée, mais la question se pose aujourd’hui également en termes commerciaux. En effet, pour la première fois, des applications « pratiques » vont être développées à l’aide de l’ordinateur de D-Wave, dont nous avons parlé il y a maintenant quelques années.

A l’époque, l’annonce de D-Wave avait été accueillie avec un certain scepticisme. Il est vrai que la startup n’avait alors pas jugé utile de partager ses travaux avec ses pairs. Les choses ont changé avec la publication d’un papier dans Nature en 2011. Cela n’a pas pour autant fait taire toutes les critiques, et, aujourd’hui encore, on le verra, certains mettent en doute le caractère proprement quantique du système D-Wave.

La polémique n’a pas empêché les affaires de continuer.

En 2011, Lokheed Martin annonçait l’achat d’un ordinateur quantique D-Wave. Lokheed Martin, ce n’est pas n’importe quoi. Il s’agit d’une très grosse entreprise américaine liée à la défense (la plus grosse d’après la Wikipedia). Ces jours-ci, le New York Times nous annonce que pour la première fois, l’entreprise va mettre à profit les calculs quantiques de D-Wave dans ses projets. L’auteur de l’article connait bien son sujet, puisqu’il s’agit de John Markoff, journaliste bien connu dans ce domaine.

On y apprend que, selon l’entreprise de défense, on pourrait utiliser la computation quantique pour créer de nouveaux systèmes de contrôle des radars, et gérer aussi de complexes problèmes liés à l’aéronautique et à l’espace. « Il pourrait être possible, par exemple, de savoir instantanément comment les millions de lignes d’un logiciel pilotant un réseau de satellites pourraient réagir à une éruption solaire ou au souffle d’une explosion nucléaire – des calculs qui demanderaient aujourd’hui des semaines. »

Toujours selon Markoff, d’autres applications peuvent être envisagées, notamment dans le domaine de la biologie : par exemple, le comportement très complexe des protéines pourrait être bien plus facilement étudié, ce qui ferait de D-Wave un sérieux concurrent pour la communauté Foldit  !

Markoff nous apprend aussi, qu’en dehors de Lokheed Martin, des chercheurs de chez Google travailleraient actuellement avec D-Wave sur la reconnaissance de voitures et d’autres éléments du paysage, ce qui faciliterait le fonctionnement des « Google cars », les voitures autonomes de Google. En fait, l’expérience date de 2009. Les chercheurs de Google ont commencé par « éduquer le système » en lui montrant des photos intégrant des voitures entourées de boites virtuelles pour faciliter l’apprentissage. Ensuite, ils lui ont présenté 20 000 photographies, dont la moitié avec des véhicules. Le système « quantique » aurait repéré les bonnes images beaucoup plus rapidement que les algorithmes conventionnels utilisés habituellement par Google.

La loi de Rose

Les aficionados de D-Wave imaginent volontiers pour leur technologie un futur ahurissant. Ils commencent même à parler de la « loi de Rose » d’après Michael Rose, le fondateur de la société.

Pour Steve Jurvetson, l’un des investisseurs de D-Wave et inventeur de cette expression, le nombre de qubits disponibles doublerait tous les ans, ce qui est supérieur à la vitesse estimée de la fameuse « loi de Moore ». A la différence près rappelle-t-il, que contrairement à la loi de Moore, le doublement des qubits entraîne également une multiplication du pouvoir computationnel des machines. Une vidéo, publiée par D-Wave, nous montre qu’effectivement, les ordinateurs D-Wave ont doublé leur capacité en qubits au cours de ces dernières années.

Un autre schéma de la loi de Rose nous explique ce que signifierait, en terme puissance de calcul, une telle accélération technologique. D-Wave propose aujourd’hui le Vesuvius armé de 512 qubits. Dans le courant de l’année prochaine devrait apparaître une machine capable de l’emporter sur n’importe quel ordinateur classique, du moins dans les problèmes d’optimisation (c’est donc admettre qu’il ne le fait pas encore aujourd’hui !). Un an après, l’ordinateur quantique de D-Wave pourrait surpasser en puissance tous les ordinateurs classiques de la terre combinés. Et enfin, encore après un doublement, il pourrait afficher une puissance supérieure à celle de l’univers entier, ce qui signifie, selon Jurvetson, qu’il serait supérieur à un ordinateur classique employant toute la masse et l’énergie de l’univers…

Mais Jurvetson nous prévient néanmoins que l’ordinateur quantique de D-Wave reste une machine spécialisée : il ne remplacera pas l’informatique traditionnelle.

« D-Wave n’a pas construit un ordinateur généraliste. Il est préférable d’imaginer sa création comme un processeur destiné à une application spécifique, conçu pour exécuter une tâche, résoudre des problèmes d’optimisation combinatoire (autrement dit, trouver la meilleure solution parmi un ensemble de possibilités – NDT). Mais cela peut se monter utile dans de nombreuses applications pratiques, de la finance à la modélisation moléculaire ou à l’apprentissage automatique. Car cela ne va changer grand-chose à notre informatique personnelle. Dans le futur proche, on peut penser qu’on y aura recours pour des applications de supercalcul, dans des tâches commerciales d’optimisation où une simple heuristique peut suffire aujourd’hui, et peut-être oeuvrera-t-il dans l’ombre d’un gigantesque Centre de données internet, aidant à la reconnaissance des images et à d’autres formes de magie de l’intelligence artificielle (IA). Dans la plupart des cas, l’ordinateur quantique jouera le rôle d’un coprocesseur au sein d’un cluster d’ordinateurs classiques. »

Mais Steve Jurvetson reconnaît aussi la possibilité qu’un « mur » imposé par les lois physiques en vienne tôt ou tard à bloquer cette progression et mette fin à la « loi de Rose ».

Image : La loi de Rose, par Steve Jurvetson.

Une machine de rêve pour l’IA ?

Chercheuse chez D-Wave, Suzanne Dilbert se penche, elle, sur les possibles applications des machines quantiques à l’intelligence artificielle. A la fois physicienne et informaticienne, elle s’est intéressée aux modèles quantiques du cerveau. Avant de rejoindre D-Wave, elle avait remarqué une similarité entre la manière dont les neurones se connectent et le comportement des qubits.

Pour elle le cerveau est constitué de larges structures opérant de manière massivement parallèle, ce qui pourrait être reproduit aisément à l’aide d’une machine D-Wave. Elle cherche ainsi à créer un modèle d’intelligence artificielle directement inspiré par la biologie. A noter que faire usage de la mécanique quantique pour simuler le cerveau ne signifie pas pour autant valider la théorie de Roger Penrose et Stuart Hameroff selon laquelle l’organe de la pensée serait lui-même basé sur un fonctionnement quantique, théorie actuellement rejetée par plupart des scientifiques.

Les critiques n’ont pas désarmé pour autant. Certains mettent en doute la valeur de la technologie de D-Wave. Comme le rappelle John Markoff, « Les chercheurs de la société n’ont pas encore publié de données scientifiques établissant que le système calcule plus rapidement que des ordinateurs binaires conventionnels actuels. (…) Les critiques de la méthode de D-Wave objectent qu’il ne s’agit pas de calcul quantique du tout, mais d’une forme de comportement thermique standard. »

La conclusion qu’on peut en tirer est qu’apparemment, D-Wave est bel est bien sur une piste intéressante. Mais on s’interroge toujours sur la nature des processus effectués, si on a réellement affaire à de l’informatique quantique. Sur le plan pratique, il lui reste à prouver que sa technologie est véritablement plus rapide et efficace que les méthodes conventionnelles.

Rémi Sussan

Via Next Big Future.