Pour mieux comprendre l’ordinateur quantique et la course technologique qu’il génère, nous vous proposons ici le troisième opus de notre série. Après un premier article sur la naissance du concept d’ordinateur quantique et un second sur les défis techniques à relever pour en contruire « en vrai », nous questionnons ici sa consommation énergétique, à l’heure où la facture numérique explose.
Les ordinateurs quantiques sont l’objet d’intenses recherches car ils pourraient – en théorie – permettre de résoudre en quelques heures des problèmes qui pourraient prendre un temps comparable à l’âge de l’univers (plusieurs dizaines de milliards d’années) sur les meilleurs supercalculateurs. Leurs applications sont nombreuses et vont de la conception de nouveaux médicaments et de nouveaux matériaux à la résolution de problèmes d’optimisations complexes. Ils sont donc avant tout destinés à la recherche scientifique et industrielle.
Traditionnellement, la « suprématie quantique » est donc recherchée sous l’angle de la puissance de calcul brute : on veut calculer (beaucoup) plus vite.
Cependant, un intérêt énergétique pourrait aussi être de la partie, alors que les supercalculateurs actuels consomment parfois autant d’électricité qu’une petite ville (ce qui pourrait de fait limiter l’augmentation de leur puissance de calcul) et que les technologies de l’information représentaient 11 % de la consommation mondiale d’électricité en 2020.
Pourquoi s’intéresser à la consommation énergétique des ordinateurs quantiques ?
Comme un ordinateur quantique peut résoudre des problèmes en quelques heures là où un supercalculateur pourrait mettre plusieurs dizaines de milliards d’années, on peut naturellement espérer qu’il consommera beaucoup moins d’énergie, en raison de ce gain de temps. Cependant, la réalisation d’ordinateurs quantiques aussi puissants ne sera possible qu’au prix de la résolution de nombreux défis scientifiques et technologiques, nécessitants potentiellement une à plusieurs décennies de recherche.
Un objectif plus modeste consisterait à créer des ordinateurs quantiques moins puissants, capables de résoudre des calculs en un temps relativement comparable aux supercalculateurs, mais en consommant beaucoup moins d’énergie que ces derniers.
Ce potentiel intérêt énergétique du calcul quantique a déjà été discuté. Le processeur quantique Sycamore de Google consomme 26 kilowatts de puissance électrique, soit bien moins qu’un supercalculateur, et exécute un algorithme quantique de test en quelques secondes. Suite à cette expérience, des algorithmes classiques permettant de simuler cet algorithme quantique ont été proposés. Les premières propositions d’algorithmes classiques requéraient une énergie bien plus importante – ce qui semblait démontrer l’avantage énergétique du calcul quantique, mais elles…
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Auteur: Marco Fellous-Asiani, Post-doctorant en information quantique au Centre of New Technologies, University of Warsaw
