L'informatique quantique se met au service de la société

En plus de la recherche pour concevoir de nouveaux dispositifs quantiques ou améliorer ceux qui existent déjà, on crée aussi de nouveaux algorithmes quantiques, à même de résoudre des problèmes concrets.

Les scientifiques de l’EPFL travaillent sur des projets pionniers pour développer des applications d’informatique quantique qui puissent aider à relever le défi des Objectifs de développement durable (ODD) des Nations unies, en collaboration avec le Geneva Science and Diplomacy Anticipator (GESDA) et l’Open Quantum Institute (OQI), au CERN.

«Nous travaillons sur des scénarios d’utilisation qui appliquent des méthodes et des outils de l’informatique quantique pour l’environnement, l’alimentation, les transports, l’énergie et la médecine dans les pays en développement», explique Vincenzo Savona, professeur au Laboratoire de physique théorique des nanosystèmes et directeur académique du Centre pour les sciences et l’ingénierie quantiques à l’EPFL.

Bien que l’on soit encore loin d’avoir totalement déployé ces nouvelles technologies, l’informatique quantique présente déjà un potentiel dans certains cas, comme l’optimisation de problèmes complexes dans des domaines comme la logistique, les transports ou les chaînes d’approvisionnement. Elle pourrait aider à trouver les meilleurs parcours entre deux points pour les camions de livraison, permettre une meilleure allocation des ressources médicales ou aider à distribuer efficacement l’énergie sur les réseaux de distribution. «En général, les ordinateurs classiques ne permettent pas de résoudre efficacement ce genre de problèmes», explique Vincenzo Savona.

Dans le cadre du second ODD, «Faim zéro», le chercheur explore l’un de ces scénarios, où l’informatique quantique optimise la production alimentaire autonome dans des régions de l’Afrique du Sud. Il s’agit de calculer précisément les quantités et le type de cultures requis dans un réseau de grande envergure, où de nombreux producteurs sont soumis à des autorités diverses. Il a été sélectionné par l’Open Quantum Institute pour être implémenté sur un véritable ordinateur quantique. On teste, dans le cadre de ce scénario et de manière pratique, la valeur des algorithmes quantiques.

«Même si on conclut que les ordinateurs quantiques ne sont pas adaptés à ce problème particulier, ça sera aussi un résultat important», explique le chercheur.

C’est aussi un véritable progrès que de faire dialoguer les chercheuses et chercheurs du domaine quantique avec les agences de l’ONU, pour qu’ils voient le potentiel concret de leur travail et s’engagent davantage pour résoudre les problèmes sociétaux.

Une prochaine génération d’experts et expertes

Pour préparer les étudiantes et étudiants de l’EPFL à relever ce type de défis, on a créé le cours optionnel «Aspect des sciences et de la durabilité quantiques» au sein du programme de Master en science et ingénierie quantique. «Alors que l’EPFL est en train d’introduire des cours en durabilité aux niveaux Bachelor et Master, nous avons décidé de mettre en place un cours à option spécifiquement dédié au domaine quantique», explique Nicolas Macris, professeur EPFL, directeur du programme de Master et cocréateur du cours.

Le cours consiste en une exploration du potentiel du domaine quantique dans des cas d’utilisation relatifs au développement durable. Il comporte un volet purement scientifique à propos de la thermodynamique du calcul, ainsi que des coûts du calcul quantique par rapport au calcul classique. Il comprend des interventions externes et un jeu de rôle sur la diplomatie quantique.

«La quantique pourrait résoudre, en principe, des problèmes actuellement hors de portée des ordinateurs classiques, explique Marianne Schoerling, du GESDA, qui dirige le jeu de rôle. Mais comment faire en sorte qu’elle bénéficie à toutes et tous?»

Accessibilité et anticipation

Il est aussi important que les technologies quantiques soient accessibles dans le monde entier, et pas seulement aux universités des pays riches. C’est le but de l’Open Quantum Institute et d’un nouveau projet, Schiiq, codirigé par le Centre pour les sciences et l’ingénierie quantiques de l’EPFL et la Haute École spécialisée de Suisse occidentale.

Le projet aidera à concevoir et à fournir de petits ordinateurs quantiques éducatifs aux pays et aux communautés défavorisés. Ces systèmes reposent sur la résonance magnétique nucléaire, la plateforme d’informatique quantique la plus ancienne. Ils sont maintenant dépassés par les technologies à superconduction ou à ions piégés. Mais ils sont adaptés au milieu éducatif, puisqu’ils sont faciles à construire et fonctionnent à température ambiante.

«En nous associant avec l’Open Quantum Institute autour du projet Schiiq, nous avons pu joindre des partenaires et pays du Sud global dès le début pour assurer un codéveloppement et la réduction des inégalités d’accès à l’éducation quantique», se félicite Philippe Caroff.

En fin de compte, alors que les technologies quantiques sont toujours plus présentes et efficaces, il est impératif de réunir dès maintenant et à un stade précoce des responsables de divers domaines à l’international — décideurs politiques, diplomates et constructeurs d’écosystèmes. Comparé aux autres technologies, lesquelles ont déjà des conséquences imprévues, le domaine quantique en est encore à ses débuts. Cela représente une réelle opportunité pour agir en amont et assurer que ces technologies soient développées et déployées de manière responsable.