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L'informatique quantique et les lycéennes

01 October 2019

30 lycéennes ont pu découvrir l’informatique quantique chez Magic Makers, grâce à une conférence exeptionnelle  organisée avec l'association Quelques Femmes du Numérique le 20 novembre 2019.

Chez Magic Makers, un de nos objectifs, c’est de rendre l’informatique simple et accessible aux jeunes. On le fait tous les jours, et on adore repousser les limites de ce qui est abordable. L’année dernière, c’était L’IA et la réalité virtuelle. Cette année on s’attaque à l’informatique quantique. Si si.

Aux commandes de cette conférence inédite, Fanny Bouton et Olivier Ezratty, journalistes spécialistes de la vulgarisation de sujets complexes. Ils étaient accompagnés de Tara Mestman, 15 ans, élève chez Magic Makers fascinée par l’intelligence artificielle, thématique qu’elle a pu démocratiser lors de son talk à la Journée de la Femme Digitale en avril 2019.

 

Pour qui ? Pour des filles!

Olivier Ezratty est également Co-fondateur de l'association Quelques Femmes du Numérique avec Marie Anne Magnac. Depuis des années ils photographient des femmes qui se distinguent dans la Tech, pour montrer que ce sont des métiers accessibles à toutes et remettre de la parité dans un secteur qui est le cœur de l’innovation et de l’économie.

Ça tombe bien, chez Magic Makers on partage ce combat. Pour une première conférence destinée à des jeunes du lycée, on a choisi ensemble de la dédier à des lycéennes, pour que, pour une fois, elles aient de l’avance.

 

C’est quoi l’informatique quantique ?

La réponse, c’est : regardez les vidéos de la conférence.
Comme il y en a pour 2h, un vous a préparé un résumé des grandes idées.

Les ordinateurs que nous connaissons et utilisons, sont construits avec des transistors pour faire des opérations avec des 0 et des 1, et qui permettent de refaire tous les calculs des mathématiques de l’algèbre moderne, a peu de choses près.
Mais il y a des problèmes mathématiques complexes qu’un ordinateur “classique” mettrait plus de temps à résoudre qu’il ne s’est écoulé de temps depuis la création de l’univers (on parle de 13,8 milliards d’années…).

L’informatique quantique, ça revient à créer des ordinateurs qui effectuent des calculs grâce aux principes de la physique quantique (quantification, superposition d’états, indétermination, réduction d’état, dualité onde particule, intrication, non clonage, effet tunnel).
Ca revient peu ou prou à modéliser un algorithme avec les concepts de la physique quantique, et à le calculer sur toutes les combinaisons de valeurs possibles en même temps. C’est à dire que ça va un peu plus vite.
Des problèmes qui mettraient plus de 14 milliards d’année pourraient être ainsi calculés en … 30 minutes. Et ça consomme beaucoup moins d’énergie.

 

Comment ça marche?

On crée des “ordinateurs” qui manipulent, à la place des bits dont nous avons l’habitude, des qubits qui stockent une information quantique de manière unitaire.

Concrètement une qubit, c’est implémenté physiquement aujourd’hui par des choses aussi diverses que des supraconducteurs, des ions piégés, des atomes froids, ou encore des fermions de majorana.
Ces qubits sont reliés par des “portes quantiques”, équivalent quantiques des portes logiques réalisée traditionellement avec des transistors.

Et ça n’a pas du tout la même tête.

ibm-ordinateur-quantique

Source : Pierre Metivier

Pour fonctionner, ces ordinateurs ont besoin d’être maintenus à une température proche du zéro absolu (qui est rappelons-le, de -273 ° celsius), soit plus froid que l’espace.

Ce sont donc de gigantesques frigos !
C’est d’ailleurs l’équipement de réfrigération qui consomme la plupart de la puissance nécessaire pour un ordinateur quantique, tout en étant bien moins gourmand, à complexité égale, qu’un supercalculateur classique.

 

On en est où aujourd’hui ? Ça marche déjà ?

Il y a plusieurs solutions techniques, qui sont étudiées et testées actuellement par des chercheurs et des entreprises aujourd”hui, et environ 80 algorithmes qui existent déjà.
Vous pouvez d’ailleurs vous amuser à tester votre algorithme sur l’ordinateur quantique d’IBM, accessible en ligne.

Par contre la taille des problèmes que l’on peut résoudre est encore “faible”. Les recherches portent justement sur la meilleure solution technique pour implémenter des qubits en augmentant leur nombre, donc la taille des problèmes que l’on peut résoudre, et en diminuant le taux d’erreur (le”bruit”) pour fiabiliser les calculs.

Et concrètement, à quoi ça sert ? Quels problèmes peut-on résoudre ?

Voila quelques exemples concrets d’applications :

  • Simuler la physique, comme par exemple les liens entre molécules pour simuler de nouvelles molécules pour inventer de nouveaux médicaments. Au lieu de faire des tests longs et chers en laboratoire, on modélise les liens possibles entre atomes et on simule les combinaisons possibles. Certain disent que dans cette direction on pourrait aller jusqu’à modéliser des etres vivants entiers - Fanny espère pouvoir créer un mini chat un jour…
  • Résoudre des problèmes complexes d’itinéraires et optimiser massivement le traffic
  • Briser la confidentialité d’internet. La sécurisation des informations transitant sur le réseau des réseaux est faite aujourd’hui en utilisant des nombres très grands pour crypter les données, qu’on ne sait pas recalculer, et donc décrypter avec des calculs faits dans un temps accessible (un de ces fameux problèmes mathématiques trop long à résoudre dans un temps).

Le vrai message de cette conférence, c’est que c’est l'informatique quantique amène une façon de résoudre des problèmes supplémentaires, et que c’est un nouveau champs qui s’écrit maintenant. Ce sont nos jeunes d’aujourd’hui qui défricheront ce nouveau territoire.

C’est peut-être vous qui inventerez les algorithmes quantiques du futur ?

Pour aller plus loin 

Sur l'informatique quantique :

Et aussi, retrouvez nos ateliers et stages lycéens ICI.

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