Sommes-nous à l’aube d’un effondrement d’Internet, d'une « apocalypse quantique », comme prédisent certains ? Cela ressemble à une scène d’un film de science-fiction, dans laquelle un superordinateur anéantirait les méthodes de chiffrement actuelles, grâce auxquelles fonctionne une grande partie d’Internet. Dans notre monde de plus en plus connecté et numérique, imaginons le chaos qui s’ensuivrait !

Pour l’instant, du moins, nos systèmes en ligne semblent relativement sûrs. Qu’il s’agisse de services bancaires, de paiements ou de bases de données gouvernementales, les données sont protégées par chiffrement, un outil essentiel qui protège nos vies numériques. Selon les experts, il faudrait une éternité pour percer le chiffrement actuel, qui brouille les données dans un format illisible appelé « texte encodé ».1

Cependant, tout cela pourrait bien changer avec l’avènement des ordinateurs quantiques. Les ordinateurs traditionnels stockent les données en « bits » binaires (c’est-à-dire 0 et 1) et fonctionnent en créant, puis en stockant de longues chaînes de bits, tandis que les « qubits » (bits quantiques) des ordinateurs quantiques peuvent effectuer ces deux opérations simultanément. Il est donc possible d’exécuter des millions de calculs par tâtonnement en une seule fois. Un ordinateur quantique pourrait ainsi calculer en quelques secondes ce qui aurait pu prendre des semaines, voire des années, à un ordinateur ordinaire.

Que penser de cette évolution non linéaire et exponentielle ? Comme l’expliquait récemment un spécialiste, on pourrait comparer les ordinateurs conventionnels à une voiture à cheval, tandis qu’un ordinateur quantique serait « plutôt une voiture de sport, ce qui représente un énorme bond en avant».2

Le scénario du pire serait qu’un superordinateur quantique tombe entre les mains d’un État hors-la-loi ou d’individus mal intentionnés. S’il est suffisamment puissant, il pourrait être utilisé pour pirater des systèmes gouvernementaux, arrêter des réseaux électriques, vider des comptes bancaires, effacer des portefeuilles de bitcoins et déclencher le chaos financier. L’Internet tel que nous le connaissons aujourd’hui pourrait tout simplement cesser d’exister.

Heureusement, nous n’en sommes pas encore là. Les ordinateurs quantiques actuels, qui ressemblent davantage à des chandeliers futuristes drapés d’or qu’à nos fidèles ordinateurs portables, sont encore loin de pouvoir « briser » Internet. Pourtant, d’énormes progrès ont été réalisés.

En 2019, par exemple, Google a annoncé avoir atteint ce qu’on appelle la « suprématie quantique », lorsque sa machine Sycamore a effectué en deux minutes une tâche qui aurait pris plus de 10 000 heures au superordinateur le plus rapide du monde. Le géant d’Internet a récemment créé Sandbox, une entité commerciale spécialisée dans l’informatique quantique, avec le soutien financier notable de l’ancien PDG de Google, Eric Schmidt, et du PDG de Salesforce, Marc Benioff. D’autres sociétés, comme IBM, le pionnier de l’IA, sont également en lice.

Pendant ce temps, les États-Unis et la Chine sont engagés dans ce que l’on peut considérer comme une course à l’armement quantique du 21e siècle. Le premier qui parviendra à créer un véritable superordinateur quantique disposera d'un cyber-avantage immense, voire écrasant, prédisent les analystes militaires. Signe inquiétant pour Washington, il semblerait que Pékin soit actuellement en tête3.

Avec l’imminence du saut quantique, les experts en sécurité se démènent pour garder une longueur d’avance. Plusieurs options semblent prometteuses. Tout d’abord, les chercheurs travaillent sur de nouvelles méthodes de chiffrement adaptées à la technologie quantique. Le National Institute of Standards and Technology (NIST) des États-Unis évalue 69 méthodes potentielles de « cryptographie post-quantique » (PQC). Il existe également la potentielle distribution de clés quantiques (QKD), qui utilise les lois de la physique quantique pour transférer de façon sécurisée une clé de chiffrement entre deux interlocuteurs distants4.

Si ces deux méthodes sont prometteuses, aucune n’est encore la panacée. En attendant, le nombre d’agences gouvernementales, de géants de la technologie et même de banques qui s’intéressent à la sécurité quantique indique à quel point les enjeux sont devenus importants.

« Il ne s’agit pas de quelque chose de futuriste, de l’ordre de la science-fiction, dont je n’aurais pas à me soucier pendant 20 ans », a souligné Tony Uttley, président de la société de technologie quantique Quantinuum. « Il s’agit de quelque chose à laquelle je dois réfléchir dès aujourd’hui. »5
Pourtant, tout n’est pas sombre dans l’avenir quantique. En réalité, il suscite davantage d’engouement que d’angoisse pour de nombreux technologues, avec son potentiel d'ouvrir de nouvelles perspectives et possibilités.

À quoi ces nouvelles possibilités pourraient-elles ressembler ? Les partisans de l’informatique quantique, comme IBM et Google, mettent en avant toute une série d'avantages potentiels dans des domaines aussi divers que l’intelligence artificielle, l’analyse des données, la recherche médicale, les prévisions météorologiques et les pandémies, et même la logistique et la modélisation de la chaîne d’approvisionnement. Dans un monde saturé de données, l’informatique quantique offre, selon eux, un moyen de trier et de donner un sens à la surabondance d’informations.
Prenons l’exemple du domaine de la santé. À l’échelle mondiale, les données relatives à la santé, telles que les informations provenant d'essais cliniques, des registres de maladies et des dossiers médicaux électroniques, atteindront un taux de croissance annuel de 36 % d’ici à 2025, un rythme étourdissant6.

Toutefois, exploiter le véritable potentiel de ces données est encore impossible aujourd’hui. Les informations sont souvent trop sporadiques ou dispersées pour révéler un véritable signal. Lorsque c’est possible, comme pour le développement de médicaments, cela peut prendre des années, voire des décennies, et coûter des milliards, deux obstacles majeurs qui expliquent le nombre peu élevé de médicaments réellement révolutionnaires arrivant sur le marché chaque année, alors qu’il serait possible d’en produire plus.

Néanmoins, avec l’informatique quantique, des sociétés pharmaceutiques comme Roche espèrent que les simulations dites « quantiques » permettront d’accélérer le développement de médicaments et de vaccins, voire de trouver un remède à la maladie d’Alzheimer7.

Les simulations quantiques pourraient en effet réduire considérablement le temps et l’argent nécessaires à la recherche, puisque les superordinateurs exécutent des millions de calculs chimiques et biologiques complexes à la seconde. À terme, les sociétés pharmaceutiques espèrent que ces simulations pourraient remplacer les essais sur les humains et les animaux, ce qui permettrait d’économiser encore plus de temps et d’argent.

Ce n’est pas tout. Des percées pourraient avoir lieu dans d’autres domaines de la prévision et de la modélisation, comme la météo, les prévisions en matière de pandémies ou les chaînes d’approvisionnement. Les prévisions météorologiques, par exemple, sont notoirement peu fiables. Si l’on peut généralement faire confiance aux prévisions à cinq ou sept jours, il est impossible de se fier à de quelconques prévisions à l’échelle hebdomadaire ou mensuelle. Sans l’aide d’un superordinateur, la quantité de variables à traiter est tout simplement trop importante.

Alors que les catastrophes naturelles deviennent de plus en plus fréquentes et coûteuses, que la sécurité alimentaire mondiale est une préoccupation majeure, et que le réchauffement climatique s’impose aujourd’hui comme l’un des problèmes les plus pressants, il sera essentiel à l’avenir de pouvoir mieux comprendre et prévoir les tendances climatiques et les rendements des cultures.
Pour les investisseurs, enfin, les implications pourraient être radicales. Les sociétés pharmaceutiques qui investissent massivement dans l’informatique quantique pourraient bientôt bénéficier d’un avantage considérable sur leurs concurrents en matière de nouveaux traitements ou vaccins. Elles pourraient non seulement créer de nouveaux médicaments pour des pathologies complexes à traiter comme la maladie d’Alzheimer, mais être également en mesure de renforcer considérablement leurs capacités de recherche et de développement. Pour être à armes égales, les sociétés concurrentes se verraient alors contraintes d’adopter elles aussi des solutions quantiques.

La levée des obstacles à la découverte de médicaments pourrait annoncer l’avènement d’un âge d’or de la biotechnologie, une avancée bienvenue alors que le nombre des plus de 50 ans est appelé à doubler d’ici à 2050 au niveau mondial8. D’autres secteurs d’activité pourraient également bientôt connaître des changements similaires, notamment la cybersécurité et la logistique.

Il n’est donc pas surprenant que Softbank et Vodafone se soient récemment associées à l’entité Sandbox de Google dans le but d’explorer le potentiel de l’informatique quantique, tandis que d’autres poids lourds de l’industrie, tels que Exxon et Daimler, ont uni leur force avec l’équipe Quantum Services d’IBM. Ces initiatives leur donneront-elles un avantage compétitif sur leurs concurrents ? Google et IBM parviendront-ils à dominer cet espace comme Microsoft et Amazon règnent actuellement sur les services cloud ?

Personne ne peut prédire l’avenir, même les ordinateurs quantiques omniscients qui devraient totalement bouleverser nos vies. Pourtant, une chose est certaine : un saut quantique est imminent, et le champ des opportunités et des risques est immense. Les experts en sécurité et les investisseurs doivent s’y préparer.
GLOSSAIRE

  • Apocalypse quantique : le moment où les ordinateurs quantiques deviendront si puissants qu’ils pourront réduire à néant les techniques de chiffrement modernes. Cette situation pourrait mettre en péril les systèmes gouvernementaux, de communication, bancaires, de transport, d’énergie et autres systèmes essentiels qui utilisent la cryptographie pour stocker des informations et des données.
  • Informatique quantique : l’informatique quantique est un mode de calcul qui exploite les propriétés collectives des états quantiques (basées sur la mécanique quantique), telles que le principe de superposition, d’interférence et d’intrication. Les dispositifs qui réalisent des calculs quantiques sont connus sous le nom d’ordinateurs quantiques, également appelés superordinateurs ou supercalculateurs.
  • Saut quantique : une croissance ou une avancée immense, souvent soudaine, dans un domaine.