La course aux technologies quantiques a commencé.

Parmi ceux qui connaissent la science de l'information quantique (QIS), certains appellent à la prudence, dénonçant un éventuel battage médiatique, voire niant la possibilité de voir un jour un ordinateur quantique totalement polyvalent - un ordinateur quantique universel.

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Le champ de bataille de l'informatique quantique et l'avenir - Quantum, IA et géopolitique (2)

Pourtant, comme nous l'avons montré dans le précédent articleMême si le moment où un ordinateur quantique universel existera est relativement éloigné, même s'il n'y a pas de certitude absolue qu'un tel ordinateur sera un jour créé et industrialisé, l'existence même de cette possibilité - même si elle est lointaine - a déjà changé le monde. Elle a déclenché des découvertes et des évolutions dans d'autres sous-domaines de QIS - à savoir la détection et la métrologie quantiques, la communication quantique et les simulations quantiques - et des usages connexes qui ne peuvent être niés ni ignorés. Nous sommes dans le cas d'un scénario à forte incidence et à faible probabilité que personne, et surtout pas les acteurs de la sécurité, qu'ils soient publics ou privés, ne peut négliger.

Le futur monde imaginaire de l'IA quantique et la course aux quanta qui y est associée alimentent tous deux la course elle-même, lui donnant son élan, l'accélérant et l'intensifiant, grâce à la recherche et aux usages potentiels et réels envisagés.

C'est également l'une des conclusions du dernier rapport consensuel, conservateur et très prudent des Académies nationales des sciences des États-Unis, L'informatique quantique : Progrès et perspectives, publié en décembre 2018. Parrainé par le bureau du directeur du renseignement national, le rapport conclut que

Résultat clé 7:...Bien que la faisabilité d'un ordinateur quantique à grande échelle ne soit pas encore certaine..... La recherche sur l'informatique quantique a des implications évidentes pour la sécurité nationale. Même si la probabilité de créer un ordinateur quantique fonctionnel était faible, étant donné l'intérêt et les progrès dans ce domaine, il semble probable que cette technologie sera développée par certains États-nations. Ainsi, toutes les nations doivent se préparer à un avenir où les capacités de l'ordinateur quantique seront accrues. La menace qui pèse sur la cryptographie asymétrique actuelle est évidente et incite les efforts de transition vers la cryptographie post-quantique... Mais les implications en matière de sécurité nationale transcendent ces questions. Une question plus large et stratégique concerne le leadership économique et technologique futur...." Académies nationales des sciences, L'informatique quantique : Progrès et perspectives - p. 7-20.

Comme la course aux quanta est une composante à part entière du monde émergent de l'IA quantique et de la race elle-même, nous devons donc comprendre sa dynamique, ses caractéristiques, ainsi que ses acteurs.

L'objectif de cet article est donc de définir le cadre dans lequel la course au quantum peut être comprise, de présenter un outil adéquat pour traiter les multiples caractéristiques de cette course, à savoir la cartographie dynamique - pour les mathématiciens, les graphes dynamiques - et de découvrir des parties de la carte dynamique ainsi réalisée comme exemple de ce qui se passe et de ce qui peut être fait pour comprendre.

Lisez également les articles de suivi qui complètent la cartographie :

Le programme national britannique des technologies quantiques

★ Le BATX chinois dans la course à l'informatique quantique : de la recherche au capital-risque en passant par les médicaments et les technologies de pointe

Les acteurs privés chinois se lancent dans la course au quantique

Compte tenu de l'ampleur de la course, il s'agit d'un travail en cours. La recherche doit en outre être mise à jour en permanence. Elle nécessite donc un parrainage pour une publication ouverte, et/ou une commande pour un usage spécifique et privé, selon la stratégie des acteurs. N'hésitez pas à nous contacter.

Nous présentons ici, à titre d'exemples concrets de la carte dynamique décrivant la course aux quanta, une première série de vidéos montrant comment la course se déroule entre 1997 et 2028, en considérant certaines des caractéristiques identifiées dans la première section de cet article comme nécessaires pour comprendre la course aux quanta. Chaque vidéo est accompagnée d'une description classique de la partie correspondante de la course, avec les sources détaillées utilisées.

Chaque vidéo montre notamment comment l'ajout d'un nouvel acteur modifie les perspectives de la course. Parallèlement, l'outil de cartographie utilisé souligne l'importance d'utiliser une visualisation adéquate afin que nos perceptions de la race reflètent le mieux possible ce qui se passe pour prendre des décisions en connaissance de cause.

De nombreux autres acteurs font partie de la course, du Royaume-Uni à Singapour en passant par l'Australie, le Canada, la France, le Japon ou Israël, sans parler des autres entreprises privées, de Google à Ali Baba, et devront être inclus dans la cartographie de la course avant que l'on puisse parvenir à une analyse concluante. Néanmoins, comme le lecteur le découvrira, des éléments de compréhension essentiels sont déjà disponibles grâce aux six cartographies dynamiques présentées ci-dessous.

Comprendre la course aux quanta

La première façon d'aborder la Race for Quantum est d'essayer d'utiliser ce que l'on pourrait appeler un cadre classique : l'identification des financements publics. C'est l'approche adoptée par Freeke Heijman-te Paske, ministère des affaires économiques, Pays-Bas, "Développements mondiaux Technologies quantiques", 8 mai 2015 (présenté ensuite lors du lancement du programme phare de l'UE en mai 2016), ainsi que par un document de McKinsey de 2015 estimant les dépenses annuelles en matière de technologies quantiques non classifiées (les deux montrent des résultats similaires, et il est impossible de savoir qui a utilisé les recherches de qui).

Depuis lors, les mêmes chiffres ont été utilisés à maintes reprises par beaucoup, y compris par le rapport de la NAS cité plus haut : par exemple, le Bureau du gouvernement britannique pour la science, "L'ère quantique : les opportunités technologiques", 2016 ; Patrick Gill, "Ici, là et partout", Technology Quarterly, The Economist, 1er mars 2017 ; Crane et al, Évaluation de l'impact économique futur de la science de l'information quantiqueIDA, août 2017.

Cependant, le premier problème avec les chiffres de Heijman-te Paske/McKinsey, est que nous sommes incapables de retracer les sources. Bien que nous considérions que leurs chiffres sont exacts pour l'année 2015, il devient néanmoins impossible d'actualiser les estimations, alors que nous sommes maintenant deux ans plus tard. Il est donc difficile d'avoir une idée dynamique de l'évolution du financement quantique alors qu'il s'agit d'un élément crucial pour une course. 

Deuxièmement, envisager un financement essentiellement public est lourd de difficultés en ce qui concerne la course aux quanta. En effet, toute enquête plus approfondie sur le monde quantique montre à quel point les efforts publics et privés sont imbriqués. Par conséquent, le fait de ne considérer que l'un ou l'autre effort ne peut, au mieux, que donner une image partielle. En outre, les rétroactions positives entre les deux ne peuvent être décrites et mises en évidence par des sommes forfaitaires attribuées à un seul pays. Pour illustrer ce point, prenons l'exemple du centre de recherche des Pays-Bas. QuTech.

QuTech  domine le domaine des technologies quantiques aux Pays-Bas, et se concentre plus particulièrement sur l'informatique quantique et l'internet quantique. Elle a été fondée en 2013 par l'Université de technologie de Delft (TU Delft) et l'Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique appliquée. En 2015, elle a reçu 146 millions d'euros sur 10 ans ($168,6 millions) du gouvernement par le biais de ce qui peut être considéré comme un cadre global pour la recherche quantique (Rapport annuel 2015 p. 7, 35). Il a donc été conçu comme un centre public-privé. Ses principaux partenaires privés et industriels sont Intel et Microsoft. Intel a annoncé un partenariat de collaboration de 10 ans en 2015 avec un financement de $50 millions (Ibid.). Microsoft a régulièrement cofinancé des projets de QuTech (par exemple, rapport annuel 2015). En 2018, la firme américaine a créé son propre laboratoire de recherche quantique à la TU Delft, Station Q Delft, et Microsoft et l'institut quantique de la TU Delft, QuTech, collaborent intensivement au développement de qubits topologiques (.QuTech News1er juin 2018). 

Ainsi, si nous conservions un cadre classique de financement public, comment classerions-nous QuTech ? Si nous prenions les Pays-Bas comme unité d'analyse, devrions-nous considérer uniquement les $168,6 millions sur dix ans, plus le financement annuel "habituel" de la recherche quantique dans tout le pays ? Mais alors, comment devrions-nous considérer la participation industrielle privée à QuTech, qui n'est pas seulement importante en termes de financement, mais aussi d'accès aux installations, de fertilisation croisée de la recherche et éventuellement de résultats pratiques ?

En outre, d'autres subventions, prix et projets contribuent également à financer les recherches de QuTech. Par exemple, fin 2015, QuTech a obtenu un financement de cinq ans de l'Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA) américaine "pour développer un circuit supraconducteur de 17 qubits corrigé des erreurs ainsi que l'électronique et le logiciel pour le contrôler", un projet appelé... LogiQ. Cette nouvelle activité, " lancée en avril 2016, est un partenariat de QuTech avec Zurich Instruments et l'ETH Zurich " (rapport annuel 2015).

Allons-nous donc compter ce financement comme américain, ou allons-nous le partager entre les Pays-Bas et la Suisse ? Mais si nous choisissons la deuxième option, ne perdons-nous pas des informations car, à la fin du projet, les États-Unis bénéficieront eux aussi des recherches financées ?

En utilisant le cas QuTech ainsi que d'autres, d'une part, en s'appuyant sur l'excellent Conférence internationale sur l'informatique quantique (ICoCQ) qui s'est tenue à Paris fin novembre 2018, les communications qui y ont été présentées, ainsi que les discussions avec les scientifiques, d'autre part, nous avons identifié les caractéristiques cruciales de la course aux quanta. 

Les principales caractéristiques de la Race for Quantum que nous devons prendre en considération sont les suivantes :

  1. Existence d'un cadre stratégique global public (ou non) pour un pays donné ;
  2. Financement annuel habituel de la recherche publique pour un acteur donné ;
  3. Liens public-privé, industrie-recherche, finance-industrie-recherche (notamment à travers les différentes étapes du capital-risque) ;
  4. Les liens au-delà des frontières souveraines (ce qui implique de pouvoir ensuite considérer les risques industriels, ainsi que les risques souverains de sécurité nationale) ;
  5. Début des efforts (quand ont-ils commencé ?), car le temps et les fonds accumulés, la recherche et la notoriété comptent ;
  6. Si le financement est important, alors les talents le sont aussi. Les deux doivent être capturés ;
  7. Compte tenu de la pénurie de talents, la cartographie doit permettre de capter autant que possible les talents de demain ;
  8. La communication est également importante (capter l'imagination - voir article précédent), nous devons donc être en mesure de prendre en compte cette dimension ;
  9. D'autres éléments sont en cours de développement ;
  10. Tous ces éléments doivent être considérés sous un angle dynamique pour l'analyse, c'est-à-dire que les données doivent être collectées au fil du temps.

Nous devrons intégrer le plus grand nombre possible de ces spécificités dans un état des lieux pour le rendre significatif en termes de race. Cela nous permettra ensuite de suivre correctement la course. 

Il convient toutefois de souligner que les découvertes scientifiques et la créativité des ingénieurs ne sont pas nécessairement une conséquence du montant des fonds disponibles ou du nombre d'articles universitaires publiés. Si ces deux derniers éléments sont des mesures utiles du degré d'engagement des acteurs dans le QIS, et augmentent potentiellement les chances de voir les plus engagés être en tête de course, il n'y a pas non plus de fatalité ici. Une ou plusieurs voies révolutionnaires dans le domaine du QIS peuvent très bien émerger d'un petit laboratoire et/ou d'un génie non (encore) intégré dans la course ou intégré en tant que petit acteur. 

L'outil : Logiciel de visualisation graphique dynamique

Comme nous devons tenir compte des éléments ainsi que des liens entre eux, cela signifie que nous pouvons représenter notre problème de cartographie de nos acteurs et de leurs interactions dans un graphique :

“A réseau [ou graphe] est un ensemble d'éléments,... vertices ou parfois Nœudsavec des liens entre eux, appelée bordsou des liens. (Mark Newman, "La structure et la fonction des réseaux complexes“, Révision de la SIAM 56, 2003, 167-256, pp.168-169).

En conséquence, nous pourrons bénéficier de la théorie des graphes - si nécessaire - ainsi que d'outils connexes. 

Dans notre cas, nous utiliserons des logiciels libres et gratuits GephiIl s'agit d'un "logiciel de visualisation et d'exploration pour tous les types de graphes et de réseaux", car il permet également une analyse dynamique des graphes, ce qui est nécessaire pour notre objectif. Il s'agit du même logiciel que nous utilisons pour cartographier les problèmes et pour analyser l'influence des scénarios, ainsi que pour identifier les indicateurs d'alerte.

Lors de la cartographie de la course au quantum, une mesure de l'importance des acteurs sera exprimée par la taille des nœuds, classés en fonction du financement reçu. En d'autres termes, plus un acteur ou un cadre reçoit de fonds, plus le nœud est important. Tous les autres nœuds sont redimensionnés en conséquence. Pour les lecteurs avertis en mathématiques, cela signifie que la taille des nœuds est classée en fonction de la pondération en degrés.

De même, l'épaisseur de l'arête (la flèche reliant les nœuds) représente le montant annuel de financement et varie relativement en fonction de tous les montants annuels de financement de la cartographie. 

Cartographier les acteurs de la course aux quanta

Compte tenu de la portée et de l'ampleur de la carte, nous nous concentrons ici uniquement sur quelques acteurs, ce qui vise également à démontrer l'intérêt d'utiliser un graphique dynamique et d'intégrer les caractéristiques identifiées ci-dessus.

Nous allons d'abord détailler la carte des Pays-Bas, de QuTech et de QuSoft, à laquelle nous avons ajouté le financement de l'UE pour être complet.

Nous ajouterons ensuite une cartographie partielle pour l'Allemagne, en nous concentrant exclusivement sur la dernière décision du gouvernement concernant un cadre global, mais sans détailler complètement tous les acteurs allemands. Nous ajouterons ensuite de façon similaire les États-Unis, en nous concentrant à nouveau sur l'effort du gouvernement américain pour lancer un cadre global quantique, n'incluant donc ni les efforts militaires et classifiés inconnus, ni l'implication privée. Enfin, toujours à des fins de comparaison, nous ajouterons la Chine de manière aussi exhaustive que possible, en utilisant principalement l'excellent rapport réalisé par Elsa B. Kania et John K. Costello pour le CNAS. Ces données devraient idéalement être révisées pour inclure quelques autres éléments manquants, soit liés à notre cadre, soit aux évolutions qui ont eu lieu depuis la publication du rapport de la CNAS.

Ensuite, pour donner au moins un exemple de l'importance de la recherche privée en matière de haute technologie, nous inclurons l'entreprise américaine IBM.

Enfin, parce que nous avons ici un perturbateur potentiel de la course, notamment lorsque la concurrence sera à un stade plus avancé, nous ajouterons le Mega High Tech Fund Vision Fund, lancé par la banque japonaise Softbank.

Quantum aux Pays-Bas : QuTech et QuSoft

Notre première cartographie se concentrera sur les Pays-Bas, QuTech, en utilisant les données et les sources détaillées ci-dessus, ainsi que sur les efforts ultérieurs, cette fois-ci en termes de développement de logiciels quantiques par le biais du centre de recherche dédié QuSoft.

Les Pays-Bas étant situés dans l'UE, nous avons également besoin, pour obtenir une cartographie correcte, de données relatives aux investissements de l'UE dans Quantum, comme détaillé ci-dessous.

Les marges sont pondérées en fonction du financement annuel, en millions de dollars US (convertis au moment de la rédaction), lorsque les données sont disponibles. Dans le cas contraire, un coefficient de pondération de 1 est attribué pour montrer l'existence d'une relation. Seuls les financements engagés dans les programmes sont pris en compte, ce qui explique pourquoi certaines marges disparaissent avec le temps.

Pour la période 2010 2028, la course aux quanta pour les Pays-Bas, QuTech et Qusoft, compte tenu des caractéristiques énumérées ci-dessus de 1 à 5, ainsi que 9 (dynamique) ressemble à la vidéo ci-dessous.

La course au Quantum : L'UE et les Pays-Bas - Vidéo 1

L'Union européenne : Le vaisseau amiral Quantum

Avant le lancement d'une stratégie coordonnée, selon Freeke Heijman-te Paske (Ibid, diapositive 8), l'UE, par le biais de divers programmes de la Commission européenne, a dépensé pour les technologies quantiques : 17,5 ($19,9) millions d'euros entre 1997 et 2002 ; 30,5 ($34,7) millions d'euros entre 2002 et 2007 ; 45,6 ($51,8) millions d'euros entre 2007 et 2014 ; 31,8 ($36,2) millions d'euros entre 2014 et 2018. 

Le 29 octobre 2018, l'UE a lancé son Le navire amiral QuantumIl s'agit d'une initiative d'un milliard d'euros ($1,1476 milliard) sur 10 ans. Cependant, l'UE ne finance que la moitié du montant global et le pays d'origine des laboratoires qui demandent un financement devra financer l'autre moitié (Davide Castelvecchi, "L'Europe montre ses premières cartes dans un pari quantique d'un milliard d'euros“, Nature,29 octobre 2018, Page officielle de l'UE sur le navire amiral Quantum). Ainsi, le financement purement européen n'équivaut véritablement qu'à 500 millions d'euros sur 10 ans.

Le programme phare quantique de l'UE s'articule autour de cinq dimensions : "Quantum Communication (QComm), Quantum Computing (QComp), Quantum Simulation (QSim), Quantum Metrology and Sensing (QMS), et enfin, Basic Science (BSci)", ce qui diffère légèrement de l'approche américaine, mais où l'on retrouve néanmoins les mêmes domaines fondamentaux (White House, Aperçu stratégique national pour les sciences de l'information quantique, 2018). Pour la phase de "montée en puissance", qui devrait durer trois ans, soit jusqu'en septembre 2021, 20 projets ont été sélectionnés pour un budget global de 132 millions d'euros, toutes technologies quantiques confondues (communiqué de presse).

Sur les 100 millions d'euros, ou plutôt 50 millions d'euros par an, disponibles sur 10 ans, le financement de 132 millions d'euros ($150,4 millions) pour les 3 premières années signifierait que 168 millions d'euros (84 pour l'UE et 84 pour les États membres) n'ont pas encore été investis. On peut se demander pourquoi il y a un tel écart, et quelle est la voie à suivre.

Cela pourrait commencer à mettre en évidence deux problèmes connexes qui pourraient frapper inégalement les régions, les pays et les entreprises : premièrement, l'absence relative de talents et, deuxièmement, l'absence d'un écosystème suffisamment prospère pour être propice à une recherche et une innovation adéquates dans le domaine, ainsi qu'aux applications et aux usages. Dans le cas spécifique du financement de l'UE, les procédures notoirement lourdes, compliquées, coûteuses et particulières pour demander un financement, d'autant plus dans le cas du programme phare s'il doit être mis en parallèle avec un processus similaire au sein des États membres, peuvent également jouer leur rôle.

En ce qui concerne les talents, le Quantum Flagship vise à impliquer "la communauté quantique dans son ensemble, avec plus de 5000 chercheurs européens dans le milieu universitaire et l'industrie, cherchant à placer l'Europe à la pointe de l'innovation quantique" (communiqué de presse). Nous notons ici une divergence intéressante en termes de chiffres. En effet, Cade Metz, du New York Times, a souligné que "Selon certains comptes, moins d'un millier de personnes dans le monde peuvent prétendre faire des recherches de pointe dans ce domaine" ("La prochaine pénurie de talents technologiques : Chercheurs en informatique quantique", 21 octobre 2018). Dans le même temps, Todd Holmdahl, vice-président d'entreprise, Quantum, Microsoft Corporation estime dans sa Témoignage écrit à la commission du Sénat américain sur l'énergie et les ressources naturelles (audition pour examiner les efforts du ministère de l'énergie dans le domaine de l'information quantique
Science, 25 septembre 2018), que :

"Aujourd'hui, moins d'un scientifique sur 10 000, et encore moins d'ingénieurs, ont l'éducation et la formation nécessaires pour exploiter les outils quantiques".

Ainsi, la formation des scientifiques, des ingénieurs et, plus largement, des utilisateurs potentiels des technologies quantiques fait partie intégrante de la course aux technologies quantiques et pourrait faire échouer les meilleurs efforts si elle n'est pas prise en compte.

Allemagne

En août 2018, l'Allemagne a annoncé une initiative quantique de 650 millions d'euros ($ 745,9 millions - taux 7 nov 2018), le programme cadre "Les technologies quantiques - de la recherche au marché"(Les technologies quantiques - des fondements aux marchés - voir le site de la Commission européenne) officiel 48 pages pdf), qui couvre les années 2018-2022, soit quatre ans (voir également Andreas Thoss, "650 millions d'euros pour la recherche quantique en Allemagne“, LaserFocusWorld, 28 septembre 2018). Ce programme est un effort combiné du ministère fédéral allemand de l'éducation et de la recherche BMBF, du ministère de l'économie, du ministère de l'intérieur et du ministère de la défense (Thoss, Ibid.).

En plus des 100 millions d'euros par an ($114,7 millions) de financement gouvernemental pour la recherche quantique (ibid.), l'Allemagne investit donc 262,5 millions d'euros par an ($301,24 millions) dans le QIS.

À cela s'ajoute le financement qui sera fourni par le programme phare de l'UE, Quantum (voir ci-dessus).

Il est intéressant de noter que, conformément à notre point de vue sur l'importance de comprendre et d'imaginer un futur monde quantique, ainsi que sur la nécessité de développer une main-d'œuvre qualifiée dans le domaine quantique, le cadre allemand comprend une dimension liée à l'explication du QIS aux personnes (Ibid.).

En conséquence, la course à Quantum se présente désormais comme suit :

La course au Quantum : L'UE, les Pays-Bas et l'Allemagne - Vidéo 2

Les États-Unis

Les États-Unis ont soutenu la recherche quantique au cours des 20 dernières années (Interagency Working Group in QIS, "Faire progresser la science de l'information quantique : Défis et opportunités au niveau national", 22 juillet 2016). Plus récemment et progressivement, elle a commencé à transformer son soutien en un effort plus concerté.

En 2009, les États-Unis ont mis au point une "Vision fédérale pour les sciences de l'information quantique". Puis, une coordination fédérale inter-agences sur la recherche quantique, l'Interagency Working Group in QIS, a été affrétée en octobre 2014 (Olivier Ezratty, "Qui gagnera la bataille de l'ordinateur quantique ?“, La Tribune, 25 juillet 2018). Il visait à développer et à coordonner les politiques, les programmes et les budgets pour la recherche QIS et comprenait " des participants des départements du commerce, de la défense et de l'énergie, du bureau du directeur du renseignement national et de la National Science Foundation " (Demande d'informations sur la science de l'information quantique et les besoins de l'industrie américaine, 2015). Grâce à ces programmes et à d'autres, en 2016, " la recherche fondamentale et appliquée en QIS financée par le gouvernement fédéral " était " de l'ordre de $200 millions par an " (Interagency Working Group in QIS, "Faire progresser la science de l'information quantique :...). Notons que Freeke Heijman-te Paske (Ibid.) estime le financement annuel américain en 2015 à 360 millions d'euros (environ $409 millions), soit deux fois plus que ce qu'estime le groupe de travail interagences américain. Nous utiliserons le chiffre américain, compte tenu de l'absence de sources dans le document des Pays-Bas.

Enfin, à l'automne 2018, le QIS a véritablement commencé à bénéficier d'une stratégie nationale couvrant non seulement les agences fédérales mais aussi les industries, ce que nous appelons ici un cadre global. Il est fort probable que la tension croissante avec la Chine, ainsi que les efforts et les succès chinois sur le terrain et dans d'autres domaines cruciaux de haute technologie émergents tels que l'IA ont joué leur rôle dans la préoccupation américaine.

Le 24 septembre 2018, le Bureau de la politique scientifique et technologique (OSTP) de la Maison Blanche a transmis une réunion pour "faire progresser le leadership américain dans la science de l'information quantique" (QIS), qui a rassemblé des "responsables de l'administration", dont "des responsables du Pentagone, de l'Agence de sécurité nationale, du Conseil de sécurité nationale de la Maison Blanche, de la NASA et des départements fédéraux de l'énergie, de l'agriculture, de la sécurité intérieure, de l'État et de l'intérieur, "des experts universitaires dans le domaine de la science de l'information quantique et des entreprises de premier plan, notamment Google et IBM", ainsi que "JPMorgan Chase & Co", "Honeywell International Inc, Lockheed Martin Corp, Goldman Sachs Group Inc, AT&T Inc, Intel Corp, Northop Grumman Corp" (Nick Whigham, "La course internationale à la construction d'un ordinateur quantique s'intensifie avec le sommet de la Maison Blanche“, news.com.au, 25 septembre 2018 ; David Shepardson, "Key companies to attend White House quantum computing meeting", Reuters24 septembre 2018).

Ce jour-là, la Maison Blanche a publié le Aperçu stratégique national pour les sciences de l'information quantique, qui vise à "maintenir et étendre le leadership américain en matière de QIS afin de permettre à l'avenir de bénéficier à long terme des avantages et de la protection de la science et de la technologie créés par cette recherche...".

Quelques jours avant, le 13 septembre, la Chambre des représentants approuvé le "H.R. 6227 : Loi sur l'initiative quantique nationale"L'objectif est de "prévoir un programme fédéral coordonné pour accélérer la recherche et le développement dans le domaine quantique pour la sécurité économique et nationale des États-Unis", et "d'autoriser trois agences - le ministère de l'Énergie (DOE), l'Institut national des normes et de la technologie (NIST) et la Fondation nationale des sciences (NSF) - à dépenser ensemble $1,275 milliard de 2019 à 2023 pour la recherche quantique", c'est-à-dire pendant les cinq premières années de l'initiative décennale (Gabriel Popkin, "Mise à jour : La physique quantique attire l'attention du Congrès et offre de meilleures perspectives de financement“, Science, 27 juin 2018). Parallèlement, le ministère de la Défense (DoD) joue également un rôle dans la promotion et le développement de QIS dans le cadre de son propre budget (Will Thomas, "Trump signe la loi d'autorisation de la défense nationale pour l'année fiscale 2019″., Institut américain de physique17 août 2018).

Sans compter le Pentagone, nous avons donc une dépense annuelle de $255 millions, soit une augmentation de 27,5% par rapport à la dépense annuelle globale estimée pour 2016 par le QIS. 

Outre ou plutôt avec ce programme fédéral, les États-Unis abritent un grand nombre des plus grandes entreprises travaillant sur le QIS - Alphabet (Google), Intel, IBM, Honeywell, Hewlett Packard, Microsoft, AWS (Amazon), ainsi que des start-ups prospères et prometteuses telles que Rigetti et IonQ.

En nous concentrant sur le programme fédéral - tout en gardant à l'esprit que cela ne représente pas exactement la réalité de l'effort américain dans la course aux quanta, car le secteur privé ne peut pas fondamentalement être exclu comme le montrera la vidéo 5 ci-dessous, notre cartographie se présente maintenant comme suit (notez qu'en l'absence de chiffre sur la recherche quantique après les cinq premières années du cadre global, nous n'en avons pas ajouté, alors que le financement existera probablement) :

La course au Quantum : L'UE, les Pays-Bas, l'Allemagne et les États-Unis - Vidéo 3

Chine

Les données relatives à la Chine sont tirées de l'excellent rapport d'Elsa B. Kania et de John K. Costello, L'HÉGÉMONIE QUANTIQUE ? Les ambitions de la Chine et le défi du leadership américain en matière d'innovationCNAS, septembre 2018.

À cela, nous avons ajouté l'estimation de Freeke Heijman-te Paske pour 2015 que nous avons provisoirement évaluée pour durer, en plus d'autres financements plus récents, compte tenu de l'intention déclarée de la Chine de devenir un leader dans les nouvelles technologies, y compris le QIS.

En ce qui concerne le financement le plus récent, il convient de noter en particulier que, selon une introduction de Pan Jianwei (le scientifique à l'origine de l'effort quantique chinois) lors de la conférence d'étude de la théorie des groupes centrale du comité municipal de Hefei sur la communication quantique (également citée par Kania & Costello, fn 83) :

"Il est prévu d'investir 100 milliards de yuans en cinq ans [$14,39 milliards sur 5 ans, soit $2,878 milliards par an] pour le Laboratoire national d'information quantique à Hefei" Introduction Pan Jianwei. Reporter Zhang Pei, Anhui Business DailyLe 24 mai 2017.

Outre ces financements étatiques et publics, les géants chinois de la haute technologie s'engagent également dans le QIS, notamment Ali Baba et Baidu (Kania & Costello, Ibid.) (ceux-ci ne sont pas inclus dans la cartographie à ce stade).

Pendant ce temps, les efforts de développement d'applications pour le QIS sont encouragés par les administrations des provinces jusqu'à l'Armée populaire de libération (APL), y compris par l'approche de la fusion civile-militaire, et par les très grands consortiums militaires (Kania & Costello, Ibid.).

En conséquence, la course à Quantum, sur la base de ce que nous savons du financement public de la Chine, se présente désormais comme suit :

La course au Quantum : L'UE, les Pays-Bas, l'Allemagne, les États-Unis et la Chine - Vidéo 4

Comme nous le voyons avec chacun des acteurs que nous avons ajoutés à notre cartographie, les perspectives de la course changent considérablement. Ce qui est particulièrement intéressant avec l'utilisation d'un graphe dynamique pour cartographier visuellement les acteurs, c'est que ce qui reste des sommes d'argent très importantes que nous avons du mal à vraiment comprendre, devient maintenant immédiatement comparable et compréhensible. En effet, l'utilisation de bords pondérés et de degrés intérieurs pondérés pour la taille des acteurs implique que les comparaisons sont automatiquement intégrées dans la perspective visuelle de la carte.

En attendant, le nombre de nœuds, ici principalement des laboratoires de recherche et des programmes gouvernementaux, nous aide à mieux appréhender la notion d'écosystèmes.

Quantum IBM

Pour donner une meilleure idée des types d'acteurs concurrents et collaborateurs et des enjeux, malgré notre carte encore très incomplète, nous ajouterons un acteur privé du secteur des technologies de l'information.

Nous avons choisi IBM, notamment parce que c'est un acteur très avancé en termes de QIS. 

IBM, une société américaine, a commencé à faire des recherches sur l'informatique quantique vers 1996 ("IBM déverrouille les capacités de l'informatique quantique, lève les limites de l'innovation", 4 mai 2016).

Le 4 mai 2016, elle a lancé L'expérience d'IBM Quantum (Communiqué de presse). Grâce à cette plateforme cloud, elle a mis à disposition du public et des clients ses ordinateurs quantiques, permettant ainsi leur utilisation, ce qui est fondamental dans la course au quantique comme nous l'avons vu. En 2017, la recherche en informatique quantique d'IBM est devenue IBM Q, une nouvelle division. En décembre 2018, deux ordinateurs de 5 Qubits et un de 14 Qubits sont disponibles pour un usage public, et un ordinateur de 20 Qubits est réservé aux clients, tandis qu'un simulateur de 32 Qubits est également en ligne (IBM Q). 

Selon le rapport annuel d'IBM (publié en avril 2018), "plus de 75 000 utilisateurs ont réalisé plus de 2,5 millions d'expériences quantiques. Une douzaine de clients, dont les partenaires JPMorgan Chase, Daimler AG, Samsung et JSR, explorent actuellement des applications pratiques". En novembre 2018, selon les données d'IBM, comme le montre la capture d'écran ci-dessous, 572 945 expériences ont été exécutées par divers utilisateurs sur leurs machines (L'expérience d'IBM Q). 

Selon Harriet Green, présidente et directrice générale d'IBM Asie-Pacifique, "au cours des cinq dernières années, IBM a investi plus de $38 milliards dans ces nouvelles capacités" (Jessa Tan, "IBM prévoit que l'informatique quantique se généralisera d'ici cinq ans“,  CNBC, 30 mars 2018).

La course aux quanta se présente maintenant comme dans la vidéo ci-dessous.

La course au quantique : L'UE, les Pays-Bas, l'Allemagne, les États-Unis, la Chine et IBM - Vidéo 5

La vidéo montre la prédominance actuelle des États-Unis, grâce à son industrie informatique géante. A cela s'ajoutent les non moins grandes entreprises numériques chinoises, compte tenu notamment de leurs efforts pour proposer également de l'informatique quantique sur des plates-formes de cloud computing (par exemple Ordinateur quantique supraconducteur Alibaba-CAS - SQC), donc en concurrence directe avec IBM, ainsi que la prise en compte d'autres éléments et caractéristiques de la course, pourraient à nouveau changer les perspectives de la course.

Pour l'instant, passons à un autre type d'acteur, le financement et plus particulièrement les fonds.

Vision Fund - Un coup de pouce au Japon, à l'Arabie saoudite et aux Émirats arabes unis pour les technologies quantiques

Au cours des années 2016 et 2017, la très controversée société japonaise Softbank a créé le méga high tech $100 milliards d'euros. "Fonds pour la vision"(Jonathan Guthrie et Sujeet Indap, "Lex en profondeur : Le problème de crédibilité de la SoftBank“, Le Financial Times, 17 décembre 2018). Notamment, Softbank est le principal actionnaire de rien d'autre que le chinois Ali Baba, et détenait 29,11% de l'entreprise géante chinoise le 2 novembre 2018 (Kristina Zucchi, "Les 5 principaux actionnaires d'Alibaba (BABA)", Investopedia). 

Annoncé le 14 octobre 2016, Vision Fund's a connu sa première fermeture majeure en mai 2017 et sa fermeture finale en mai 2018 (Arash Massoudi, Leo Lewis et Patrick McGee, "Daimler mène de nouveaux investisseurs à la clôture du $100bn Vision Fund“, Le Financial Times10 mai 2018).

À l'origine du fonds Vision se trouve la rencontre entre Masayoshi Son, l'investisseur technologique japonais milliardaire, fondateur, président et PDG de Softbank, et le prince saoudien Mohammed bin Salman al-Saud, également connu sous le nom de MBS (Arash Massoudi, Kana Inagaki, et Simeon Kerr, "Le mariage $100bn : Comment le fils de SoftBank a courtisé un prince saoudien“, Le Financial Times, 19 octobre 2016). 

Comme investisseurs majeurs, on trouve donc non seulement le Royaume Saoudien mais aussi les E.A.U., deux grands pays du Golfe qui doivent se diversifier hors du pétrole. Le fonds est "soutenu par un engagement de $45bn du Fonds d'investissement public du royaume [saoudien]", qui représente 45% du total ($17bn en capitaux propres et $28bn en dette), et par un engagement de $15bn des E.A.U. Mubadala Investment Company, c'est-à-dire la société d'investissement d'Abu Dhabi.A.E. Abu Dhabi's Mubadala Investment Company, soit 15% du total ($9.3 bn en dette et $5.7bn en equity) (Andrew Zhan & Adam Augusiak-Boro, "SoftBank : Vision or Delusion", Equity-Zen, août 2018, en utilisant les données de recherche 2017 du FT). Les liens entre Softbank et l'Arabie saoudite sont suffisamment forts pour avoir été réaffirmés le 5 novembre 2018, malgré l'affaire Khashoggi (Kana Inagaki, Ibid.).

Les autres investisseurs vont d'Apple à Daimler en passant par le taïwanais Foxconn (Massoudi et al., "Daimler...", Ibid.).

Vision Fund est le fonds "le plus grand fonds technologique du monde" (Kana Inagaki, "SoftBank réaffirme ses liens d'investissement avec l'Arabie Saoudite".Le Financial Times5 novembre 2018). Elle détient déjà 25 % de ARMARM, le fabricant de puces britannique, est une contribution en nature de Softbank. Au passage, notons qu'ARM est l'un des candidats retenus par l'European Processor Initiative (EPI) dans la course au calcul exascale (Leslie Versweyveld, “L'initiative européenne sur les processeurs (EPI) pour développer le processeur qui sera au cœur de l'effort européen en matière de supercalculateurs à l'échelle de l'exasphère“, e-IRG, 10 avril 2018 ; Hélène Lavoix, "Gagner la course à l'informatique à l'échelle industrielle - Intelligence artificielle, puissance de calcul et géopolitique (4)“, The Red Team Analysis Society24 septembre 2018).

Bien que Vision Fund s'intéresse à toutes les technologies susceptibles "d'accélérer la révolution de l'information" et pas spécifiquement aux technologies quantiques (site web), compte tenu de sa taille et du montant de l'investissement minimum qu'il réalise (Andrew Zhan & Adam Augusiak-Boro, "SoftBank : Vision or Delusion", Equity-Zen(août 2018), elle pourrait néanmoins avoir un impact considérable sur l'EQI.

En effet, si les technologies quantiques ne sont pas mentionnées sur Site web de Vision FundEn 2017, les médias spécialisés ont fait état de l'intérêt du fonds pour les technologies quantiques. Selon Bloomberg Quint, "Shu Nyatta, qui aide à investir de l'argent pour le fonds, a déclaré que le groupe voulait trouver et soutenir l'entreprise dont le matériel d'informatique quantique ou le logiciel qui fonctionne dessus deviendrait la "norme industrielle de facto" (Jeremy Kahn, "Le Vision Fund de SoftBank envisage d'investir dans l'informatique quantique,” Bloomberg Quint26 juin 2017) :

"Nous sommes heureux d'investir suffisamment pour créer cette norme autour de laquelle toute l'industrie peut se rassembler", Shu Nyatta, Vision Fund, rapporté par Bloomberg,Ibid.

L'impact pourrait être d'autant plus important qu'un second fonds de $100 milliards supplémentaires semble être prévu, où l'Arabie saoudite investirait à nouveau à parts égales (Riad HamadeMatthew Martin, et Archana Narayanan, "L'Arabie Saoudite double sa mise sur les SoftBank avec $45 milliards supplémentaires“, Bloomberg,5 octobre 2018). 

Comme Vision Fund ne semble pas avoir encore investi dans QIS, il est inclus dans la cartographie uniquement en tant qu'acteur "prêt à entrer dans la course". Il ne faut cependant pas l'ignorer car c'est un acteur potentiellement très disruptif compte tenu de son poids et de ses investisseurs. En effet, on peut s'interroger sur les conséquences politiques, stratégiques, financières et industrielles potentielles de voir Vision Fund entrer massivement dans le capital d'une entreprise sensible à la sécurité, ou ne pas entrer dans son capital mais favoriser un concurrent, par exemple d'un pays adversaire. L'influence potentielle et changeante de l'Arabie Saoudite et des Emirats Arabes Unis doit également être soulignée et mérite une analyse stratégique détaillée (à venir).

Voici donc notre mapping incluant le méga Fonds Vision. Notez que les bords du Fonds Vision correspondent à des investissements en capital et non à des investissements ou financements annuels comme pour le reste du mapping. Nous l'avons néanmoins conservé ainsi pour le fonds, car l'investissement en capital représente également une influence continue et des bénéfices futurs.

La course au quantique : L'UE, les Pays-Bas, l'Allemagne, les États-Unis, la Chine, IBM et Vision Fund - Vidéo 6

Tout au long de ces cartographies, nous avons montré la complexité de la course aux technologies quantiques, en soulignant l'importance de la cartographier avec un outil adéquat. Une analyse et une conclusion plus poussées exigeraient de compléter la cartographie, ainsi que d'inclure pleinement toutes les caractéristiques de la course. Compte tenu des enjeux, c'est un outil que chaque acteur devrait utiliser avant de prendre des décisions stratégiques.

Image en vedette : "Majoranas sur nid d'abeille" par Jill Hemman. Les images de l'ORNL Art of Science présentent des effets de visualisation, la recherche sur les neutrons - 2018 Director's Choice -Cette visualisation illustre la diffusion de neutrons (ligne bleue) sur un matériau en nid d'abeille de type graphène, produisant une excitation qui se comporte comme un fermion de Majorana - une particule mystérieuse qui est aussi sa propre antiparticule (onde verte). Cette visualisation soutient les recherches d'Arnab Banerjee, Mark Lumsden, Alan Tennant, Craig Bridges, Jiaqiang Yan, Matthew Stone, Barry Winn, Paula Kelley, Christian Balz et Stephen Nagler. Domaine public.

Bibliographie sélectionnée

Un académicien de la CAS est invité à la conférence d'étude théorique du groupe central du comité municipal de Hefei sur la communication quantique” [中科院院士做客合肥市委中心组理论学习会讲量子通信Anhui Business Daily, 24 mai 2017 .

Crane et al, Évaluation de l'impact économique futur de la science de l'information quantiqueIDA, août 2017.

Service de recherche du Congrès, Federal Quantum Information Science : Une vue d'ensemble2 juillet 2018.

Kania, Elsa B. & John K. Costello, L'HÉGÉMONIE QUANTIQUE ? Les ambitions de la Chine et le défi du leadership américain en matière d'innovationCNAS, septembre 2018.

Académies nationales des sciences, de l'ingénierie et de la médecine. 2018. L'informatique quantique : Progrès et perspectives. Washington, DC : The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/25196.

Newman, Mark, "La structure et la fonction des réseaux complexes". Révision de la SIAM 56, 2003,167-256, pp.168-169

Bureau du gouvernement britannique pour la science, "L'ère quantique : les opportunités technologiques”, 2016

Publié par Dr Helene Lavoix (MSc PhD Lond)

Dr Hélène LavoixPh. D. Lond (relations internationales), est la présidente-directrice générale de The Red Team Analysis Society. Elle est spécialisée dans la prospective stratégique et l'alerte pour les relations internationales et les questions de sécurité nationale et internationale. Elle s'intéresse actuellement à la guerre en Ukraine, à l'ordre international et à la montée de la Chine, au dépassement des frontières planétaires et aux relations internationales, à la méthodologie de la SF&W, à la radicalisation ainsi qu'aux nouvelles technologies et à la sécurité.

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3 commentaires

  1. How do you account for black-budget money for covert QC programs that have surely been in place for many years? To ignore covert programs that have virtually unlimited budgets seems rather more than an oversight on the author’s part. I saw the same problem in Kai-Fu Lee’s recent book on AI. He treats AI as happening in a complete vacuum of covert programs.

    1. Bonjour,

      Merci pour votre commentaire. Les programmes secrets étant par essence secrets, ils ne font pas partie de ce qui peut être considéré avec les données publiques à source ouverte, et dans les analyses publiques. Cependant, comme le même traitement est accordé à chaque acteur, cela rétablit une certaine équité. C'est un fait de la recherche, on n'a jamais accès à tous les éléments et données. Par exemple, de nombreuses sources et documents restent classés pendant des décennies. Ce qui compte, c'est d'obtenir un cadre aussi représentatif que possible de la réalité, et suffisamment bon pour permettre la compréhension, pour une évaluation suffisamment bonne et ensuite, par conséquent, pour une réponse adéquate.

  2. Thank you Helene for a thought provoking article. The opening remark whether the QC can ever be built is crucial in further discussion in my opinion. The question is HOW MUCH impossible is to build a useful QC. No doubt that we are witnessing the “quest for the stone” scenario which gave us a lot of Alchemists and Scientists later. But the question is, whether the actors you mapped (in case QC is really hard to build) are not inflating the biggest financial bubble ever. And if it is a bubble whether we will manage to utilise collateral discoveries / technologies before it all will end up in teras.

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