Un cours fait le lien entre la technologie quantique et la durabilité

Des étudiants jouent à un jeu de diplomatie quantique de l'Open Quantum Institute © 2025 EPFL/ QSE Center  - CC-BY-SA 4.0

Des étudiants jouent à un jeu de diplomatie quantique de l'Open Quantum Institute © 2025 EPFL/ QSE Center - CC-BY-SA 4.0

Un nouveau cours intitulé « Aspects de la science quantique et de la durabilité » a été lancé au printemps 2025 pour le master en science et ingénierie quantiques.

Le cours explore l'intersection des technologies quantiques et de la durabilité, en se concentrant sur la façon dont les sciences quantiques pourraient être appliquées à des cas concrets d'utilisation pour les objectifs de dévelopement durables (ODD). Portant également sur les aspects fondamentaux de la thermodynamique dans l'informatique, ce cours a été créé par le directeur du programme de master Quantum Science and Engineering (QSE), Nicolas Macris, en collaboration avec des membres du Geneva Science Diplomacy Anticipator (GESDA) et de l'Open Quantum Institute (OQI), ainsi qu'avec le Centre de science et d'ingénierie quantiques de l'EPFL (QSE Center).

« L'EPFL a introduit des cours sur la durabilité au niveau du bachelor et du master, nous avons décidé de créer un cours à option spécifique au domaine, axé sur la science et l’ingénierie quantiques », explique Nicolas Macris.

« La prochaine génération de leaders quantiques développe des solutions »

Le cours hebdomadaire a commencé par des conférences données par Marieke Hood, directrice exécutive d'Impact Translator au GESDA, Catherine Lefebvre, senior advisor au GESDA pour l'OQI et Philipp Kammerlander, expert en applications à l'OQI. Ce dernier a présenté aux étudiantes et étudiants le paysage politique et les opportunités d’utilisation de la technologie quantique pour aider à atteindre certains ODD, tout en passant en revue également les limites et les incertitudes. La classe s'est ensuite divisée en petits groupes qui ont disposé de 20 minutes pour à un problème de développement durable pouvant être traité grâce à l'informatique quantique.

« Pour que cela soit pertinent, il doit s'agir d'un problème informatique, et tous les ODD ne sont pas liés à un problème informatique », explique Philipp Kammerlander.

Les étudiantes et étudiants ont également participé à un jeu de rôle sur la diplomatie en lien avec les technologies quantiques, animé par Marianne Schoerling, Senior Program Manager au GESDA, en collaboration avec le directeur executif du QSE Center, Philippe Caroff. Dans ce jeu, les étudiantes et étudiants sont transportés en 2035, où il existe des ordinateurs quantiques viables, mais dont l'accès reste inégal d'un pays à l'autre, ce qui entraîne des conflits. Les participantes et participants retournent ensuite en 2025 et jouent le rôle de ministres, de PDG et de chercheurs et chercheuses de différents pays imaginaires lors d'une conférence internationale visant à négocier et à convenir d'un avenir où les technologies quantiques seront accessibles à toutes et tous.

« Mener ce jeu de rôle avec les étudiantes et étudiants n'était pas seulement amusant, c'était aussi une expérience enrichissante de voir la prochaine génération de leaders dans le domaine de la science et de l’ingénierie quantiques s'engager dans un dialogue multipartite et multilatéral pour développer des solutions à l'intersection de l’informatique quantique et de la diplomatie », dit Marianne Schoerling.

Les participantes et participants se sont rapidement plongés dans le jeu et ont endossé les rôles de PDG, de ministres, d'ambassadeurs, de professeurs et de dirigeants de la société civile, répondant de manière diplomatique et créative aux agendas et motivations contradictoires de leurs rôles.

« Sur le principe, l’informatique quantique pourrait résoudre, des problèmes qui sont aujourd'hui insolubles avec des ordinateurs conventionnels », explique Marianne Schoerling. « Mais comment s'assurer que tout le monde bénéficie du potentiel de l'informatique quantique ? En emmenant les étudiantes et étudiants en science et ingénierie quantiques dans un voyage allant de l'anticipation scientifique au développement de cas d'utilisation de l'informatique quantique axés sur la réalisation des objectifs de développement durable des Nations unies et sur la gouvernance multilatérale de la technologie, nous les préparons à un monde en constante évolution grâce à la science et à la technologie. »

« Le jeu de diplomatie a été pour moi un moment fort du cours », déclare Emma Berenholt, étudiante en master. « Nous avons débattu de l'accès, des risques et de l'éthique des technologies quantiques. Cela m'a appris à quel point le dialogue et la confiance sont essentiels pour façonner l'avenir de la science. »

Faire face aux coûts énergétiques

Outre ces éléments, le cours comporte également un volet de sciences exactes qui aborde la thermodynamique du calcul et les coûts de l'informatique quantique par rapport à l'informatique classique, ainsi que l'analyse et les repères de la consommation d'énergie dans les dispositifs quantiques réels actuels et à court terme.

« Le professeur Macris nous a donné des cours très instructifs sur la thermodynamique du calcul, en explorant des concepts tels que le principe de Landauer et l'informatique réversible », ajoute Emma Berenholt. « Et le professeur Adrian Ionescu nous a parlé des besoins énergétiques de l'IA, offrant une comparaison précieuse avec les technologies quantiques.

Le cours semestriel se terminera par des projets de groupe qui seront liés aux cas d'utilisation actuels des ODD ou à de nouveaux cas qu'ils pourront proposer.

« Les liens entre le développement durable et la science et l’ingénierie quantiques ne sont pas évidents, même pour les expertes et experts de ces domaines », déclare Philippe Caroff. « Pourtant, le dialogue et les liens initiés par le GESDA et l'OQI sont fascinants, et grâce à ce premier cours, nous avons pu constater l'engagement et l'enthousiasme fantastiques des étudiantes et étudiants de l'EPFL pour aller au-delà de leur expertise technique. Au niveau international, plusieurs éducateurs et educatrices de centres quantiques ont exprimé leur motivation à l'idée d'introduire un tel cours à l'avenir, et nous espérons que le fait de partager largement ce qui a été appris de ce premier programme d'études sur la durabilité en matière de technologiesquantiques inspirera d'autres personnes à développer leurs propres cours. »

Projets de fin de semestre :
  1. OQI Use Case: Multi-objective Food Optimization Model, Edoardo Spigarolo, Douaa Salah, Constantin Wehrbach
  2. Quantum Reservoir Computing for Market Forecasting: An Application to Fight Food-Price Crises, Alexandra Golay Emma Berenholt Paul Gregory

  3. Affordable and Clean Energy using Quantum Computing, Andrew Sutcliffe, Simon Deconihout

  4. Energy consumption comparison for different quantum computing platforms, Antoine Pignalosa, Ata Krichene, Yuchen Lu

  5. Energy Analysis of Classical and Quantum Algorithms for the Traveling Salesman Problem, Nathaniel James Pacey, Cherilyn Christen, Lindon Zymberi


Auteur: Stephanie Parker

Source: Portail de l'enseignement

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