Comment l’informatique quantique va changer l’avenir de la guerre
Comment l’informatique quantique va changer l’avenir de la guerre
- 28 septembre 2024
L’informatique quantique, une technologie émergente, n’était qu’une théorie jusqu’aux années 1980, alors qu’aujourd’hui les nations tentent de l’utiliser dans la guerre. La mécanique quantique, développée dès le début du XXe siècle, nous a permis d’entrevoir la simulation de particules interagissant entre elles à une vitesse inimaginable.
Un siècle et quelques décennies plus tard, nous ne sommes pas encore capables de simuler complètement la mécanique quantique. Cependant, nous pouvons stocker des informations dans un état quantique de la matière. En développant et en apprenant la communication informatique quantique, nous pouvons évaluer les avantages de cette technologie émergente. L’informatique quantique, contrairement à l’informatique classique, utilise des bits quantiques (qubits) qui comprennent des électrons et des photons. Ils peuvent permettre au calcul d’exister dans un état multidimensionnel qui peut croître de manière exponentielle avec davantage de qubits impliqués. L’informatique classique utilise les impulsions électriques 1 et 0 pour coder les informations. Cependant, lorsque davantage de bits sont impliqués, la puissance de calcul augmente de manière linéaire
1 Origines de l’informatique quantique
Paul Benioff était un physicien chercheur au laboratoire national d’Argonne lorsqu’il a théorisé la possibilité d’un ordinateur quantique. Son article « L’ordinateur comme système physique : un modèle hamiltonien de mécanique quantique microscopique des ordinateurs représentés par les machines de Turing » a été le premier du genre. Les chercheurs David Deutsch, Richard Feynman et Peter Shor ont suggéré la possibilité que les ordinateurs quantiques théorisés puissent résoudre des problèmes de calcul plus rapidement que les ordinateurs classiques ( source ).
Les investissements dans l’informatique quantique n’ont pas été très importants par la suite. Cependant, les années 2010 ont vu un changement dans la technologie quantique et dans d’autres technologies émergentes de l’époque. Grâce à des financements accrus de la part des gouvernements et de l’industrie, cette technologie est progressivement passée au-delà d’une simple théorie. En 2019, Google a annoncé sa suprématie quantique avec son processeur Sycamore. Ce processeur comprenait 53 qubits et pouvait prendre 200 secondes pour accomplir une tâche qui impliquait, pour une instance de circuit quantique, un million de fois.
Si la même tâche avait été accomplie par un superordinateur classique, cela aurait pris 10 000 ans . Google l’annonce comme s’il avait atteint la suprématie quantique. Cela signifie avoir l’avantage quantique ou « un objectif louable, notable pour les entrepreneurs et les investisseurs. Pas tant en raison de son importance intrinsèque, mais comme un signe de progrès vers des applications plus précieuses à venir »
2 percées dans l’informatique quantique
L’ajout de qubits n’est pas la seule stratégie mise en œuvre pour obtenir la suprématie quantique. De nombreuses innovations du monde universitaire et de l’industrie sont le fruit de progrès dans le domaine de l’intrication. L’intrication quantique, qu’Albert Einstein qualifiait d’« action étrange à distance », était à l’époque considérée comme une « hypothèse fondamentale » dans les lois de la physique. Elle se produit lorsque deux systèmes sont fortement en phase l’un avec l’autre pour obtenir des informations sur l’un des systèmes, où l’un donnera des informations immédiates sur l’autre, quelle que soit la distance qui les sépare.
Les principales utilisations de l’intrication sont :
- cryptographie quantique
- téléportation
- codage super-dense
Le codage super-dense consiste à pouvoir prendre deux bits d’un ordinateur classique et les transformer en un seul qubit, qui pourrait envoyer deux fois moins vite qu’un ordinateur classique (
La cryptographie quantique est un échange entre des qubits qui sont en corrélation les uns avec les autres. Lorsque cela se produit, aucune autre partie ne peut s’interposer entre les qubits. La cryptographie quantique utilise le théorème de non-clonage qui est «impossible de créer une copie indépendante et identique d’un état quantique inconnu arbitraire» ( Source ).
Elle ne peut pas avoir de sauvegarde comme la téléportation classique. Et elle ne peut pas faire de copie des mêmes données. La téléportation quantique « nécessite des canaux quantiques silencieux pour partager un état pur et maximal intriqué ». L’utilisation de l’intrication est présente, et elle est comme la cryptographie. La cryptographie quantique traite généralement de l’échange d’informations d’un bit classique à un bit quantique. Alors que la téléportation quantique échange généralement des bits quantiques contre des bits classiques. Cependant, « l’intrication partagée est souvent gravement dégradée dans la réalité en raison de divers mécanismes de décohérence entraînant des états intriqués mixtes. » .
3 algorithmes
Les problèmes de normalisation et de mise en réseau sont l’un des principaux problèmes à résoudre dans le domaine de l’informatique quantique. Les principaux concurrents en première ligne sont les industries occidentales. La Chine a gardé le secret sur le processus de recherche des technologies émergentes. L’Institut national des normes et de la technologie a organisé des conférences publiques sur la normalisation de l’informatique quantique. Les industries occidentales ont évalué pratiquement tous les algorithmes soumis pour exploiter potentiellement l’ordinateur quantique. Les efforts actuels déployés au sein de l’IEEE comprennent :
| P1913 | Communication quantique définie par logiciel |
| P1943 | Norme pour la sécurité des réseaux post-quantiques |
| P2995 | Norme d’utilisation des pistes pour la conception et le développement d’un algorithme quantique |
| P3120 | Norme pour l’architecture de calcul quantique programmable |
| P3155 | Norme pour simulateur quantique programmable |
| P3172 | Pratiques recommandées pour la migration vers la cryptographie post-quantique |
| P7130 | Définitions de la norme pour l’informatique quantique |
| P7131 | Norme relative aux mesures et à l’évaluation des performances de l’informatique quantique |
| Groupe de travail 14 de l’ISO JTC1 | Informatique quantique |
Remarque . Adapté de https://quantum.ieee.org/standards . Copyright IEEE Quantum
Dans le cadre de recherches menées à l’Université des sciences et technologies et à l’Institut de technologie quantique de Jinan, la mise en réseau de l’informatique quantique s’est faite sur une courte distance de 400 kilomètres. Elle a été réalisée selon une topologie en étoile. La vision pour l’avenir est que « chaque utilisateur utilise un émetteur simple et bon marché et externalise tous les appareils complexes de contrôle et de mesure du réseau à un opérateur de réseau non fiable. Comme un seul ensemble d’appareils de mesure sera nécessaire pour un tel réseau partagé par de nombreux utilisateurs, le coût par utilisateur pourrait être maintenu relativement bas »).
En termes de mise en réseau, il reste encore un long chemin à parcourir. Cela nécessitera de nombreuses innovations, des matériaux de câblage aux différentes portes logiques nécessaires au maintien des qubits.
4 Bref aperçu de l’histoire de la fusion des technologies dans la guerre
Les armées ont toujours été des terrains d’essai pour les technologies émergentes. L’utilisation de ces technologies dans l’armée est présente depuis la Première Guerre mondiale. Disposer de la technologie la plus avancée en mécanique et en science était considéré comme un avantage dans le combat.
La Seconde Guerre mondiale marque le passage de la chimie à la physique, qui aboutit au premier déploiement de la bombe atomique. « Entre 1940 et 1945, la convergence des sciences et de l’ingénierie qui caractérise notre monde contemporain a été effectivement lancée dans sa direction principalement militaire avec la mobilisation des scientifiques américains, plus particulièrement des physiciens, par le Projet Manhattan et par l’OSRD (The Office of Scientific Research and Development) »
5 Chine
En tant qu’acteur émergent sur la scène internationale, la Chine a fait progresser les sciences technologiques depuis les années 1950. Cependant, en raison de l’auto-sabotage mené par Lin Biao, Chen Boda et « La bande des quatre », ils ont souffert de la stagnation des progrès dans les activités académiques .
Quelques années plus tard, une conférence a été organisée. « Lors de cette conférence, Fang Yi a présenté un rapport sur le programme et les mesures de développement des sciences et des technologies » – il a avancé des arguments clés en déclarant que « le programme national de développement scientifique et technologique de 1978 à 1985 exigeait que l’accent soit mis sur les huit domaines globaux de la science et de la technologie qui affectent directement la situation générale, ainsi que sur les nouvelles branches importantes de la science et de la technologie. .
5.1 Champs d’intérêt
Les huit domaines d’étude comprennent l’agriculture, les sources d’énergie, la science des matériaux, la technologie électronique et informatique, la physique spatiale laser, la physique des hautes énergies et le génie génétique. La technologie militaire chinoise a progressé depuis lors. Elle nourrit de grandes ambitions en matière de recherche sur les technologies quantiques.
Dans le rapport annuel au Congrès américain publié par le Bureau du secrétaire à la Défense, la République populaire de Chine et sa stratégie de « Grand rajeunissement de la nation chinoise » d’ici 2049 prévoient « la poursuite du leadership dans les technologies clés à fort potentiel militaire. Cela comprend l’IA, les systèmes autonomes, l’informatique avancée et les sciences de l’information quantique. Cela comprend également la biotechnologie, les matériaux et la fabrication de pointe » .
Les Chinois ont également l’intention de dépasser leurs concurrents en matière d’innovation et de commercialisation dans leur propre pays. La RPC dispose d’une ligne terrestre de communication quantique sécurisée de 2 000 km entre Pékin et Shanghai. Elle prévoit également d’étendre cette ligne à travers toute la Chine. En outre, d’ici 2030, il est prévu de mettre en place une communication mondiale par satellite et par cryptage quantique ).
En outre, la RPC voit les tensions s’intensifier avec les États-Unis et d’autres concurrents à mesure qu’elle progresse dans la réalisation de son programme. Le livre blanc de la défense de 2019 de la RPC a critiqué les États-Unis en les qualifiant de « principal instigateur » de l’instabilité mondiale et de moteur de la « concurrence stratégique internationale ». En 2020, la RPC a perçu une menace importante : les États-Unis chercheraient à provoquer une crise militaire ou un conflit à court terme » .
La RPC fera également appel au secteur privé pour appliquer des innovations à l’armée. La loi sur le renseignement national de 2017 exige que les entreprises chinoises, telles que Huawei et ZTE, soutiennent, fournissent une assistance et coopèrent aux travaux de renseignement national de la RPC, où qu’elles opèrent .
6 Qui va gagner la course ?
Il est trop tôt pour dire qui parviendra à atteindre la suprématie quantique. Cependant, les perspectives se tournent vers la Chine et les États-Unis. Un rapport de la RAND Corporation indique que « la Chine a une forte production de recherche dans tous les domaines d’application de la technologie quantique ». Et contrairement aux États-Unis, « la R&D chinoise en matière de technologie quantique est concentrée dans des laboratoires financés par le gouvernement, qui ont démontré des progrès techniques rapides » .
Sous l’administration Biden, les États-Unis se sont engagés dans une guerre commerciale ouverte avec la Chine. Ils se sont concentrés sur les exportations de technologies vers la Chine , qui incluent la technologie quantique, de la même manière que la Russie a coupé l’accès à l’approvisionnement en gaz naturel lorsqu’elle était engagée dans une guerre avec l’Ukraine. Couper les exportations pourrait se retourner contre les États-Unis, car la Chine pourrait toujours acheter des technologies de pointe à d’autres pays comme le Japon. Par exemple, « un monde dans lequel la Chine est entièrement autosuffisante dans la production des puces les plus performantes au monde, en revanche, est le cauchemar du Pentagone. ».
L’informatique quantique est une technologie émergente qui connaît des percées. De nombreuses innovations sont en cours en ce moment même. Il ne nous reste plus qu’à attendre un peu avant qu’elle ne soit utilisée dans des exercices militaires et qu’elle soit officiellement considérée comme faisant partie de la guerre.
