Google aurait atteint la fameuse suprématie quantique, comme le Financial Times premier rapport le 20 septembre 2019. En effet, la NASA/Google affirment "que notre processeur prend environ 200 secondes pour échantillonner un million de fois une instance du circuit quantique, un superordinateur de pointe aurait besoin d'environ 10 000 ans pour effectuer une tâche équivalente". Cela signifierait en effet la suprématie quantique, c'est-à-dire le fait de surpasser même l'ordinateur classique le plus puissant avec un ordinateur quantique pour une tâche de calcul (pour plus d'explications, voir Les bouleversements à venir de l'informatique quantique, de l'intelligence artificielle et de la géopolitique (1)).
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Le document décrivant cette réalisation a toutefois été retiré du site web de la NASA, l'éditeur initial. On peut bien sûr trouver des versions en cache du document, par exemple ici (cache Bing) et ici (pdf sur un lecteur google). De plus, Bing a précisé qu'il avait mis la page en cache en ... 2006, ce qui a peut-être approfondi le mystère. En conséquence, le web est envahi de discussions concernant la validité de la demande (par exemple Hacker News).
D'une manière ou d'une autre, cela nous rappelle qu'un monde avec des ordinateurs quantiques est sur le point de naître. Tous les acteurs doivent prendre en compte ce nouvel avenir, dans toutes ses dimensions. C'est encore plus vrai pour ceux qui s'occupent de la sécurité internationale au sens large.
Cet article est le premier d'une nouvelle série qui se concentre sur la compréhension du monde de l'informatique quantique à venir. À quoi ressemblera ce monde futur ? Quels seront les impacts sur la géopolitique et la sécurité internationale ? Quand ces changements auront-ils lieu ?
PrécédemmentNous avons souligné combien il est crucial de prévoir le futur monde de l'informatique quantique. Tout d'abord, imaginer ce monde de demain fait avancer les investissements dans le domaine des technologies quantiques, et donc la position dans la course aux technologies quantiques. Deuxièmement, et dans le même ordre d'idées, le fait d'afficher la bonne vision du monde de demain permettra de se préparer. En retour, cette préparation aura un impact sur le pouvoir relatif des États dans le système international.
Ainsi, les pays qui seront à la traîne pourraient bien payer un prix très élevé en termes d'indépendance, de développement économique et de richesse, de sécurité et de capacité à se protéger et à protéger leurs citoyens contre les agressions étrangères, etc. Les entreprises qui ne prévoient pas le monde de l'informatique quantique à venir et qui ne l'adoptent pas de manière adéquate pourraient de la même manière devoir faire face à un coût très élevé, devenir obsolètes, échouer et disparaître.
Prévoir le futur monde de l'informatique quantique est donc un impératif géopolitique et de sécurité. Mais il est également particulièrement difficile de prévoir le futur monde de l'informatique quantique. Nous en expliquons les raisons dans la première partie de cet article. Nous présentons ensuite un cadre permettant d'aller de l'avant avec la prospective dans le cas du futur de l'AI quantique, de la sécurité et de la géopolitique. Dans la deuxième partie, nous soulignons un autre danger, l'incapacité à penser et à imaginer le monde au-delà de sa structure actuelle. Nous suggérons des moyens d'éviter cet "échec de l'imagination". Enfin, nous présentons les éléments de base sur lesquels le futur monde de l'intelligence artificielle quantique est susceptible de se construire. Ces blocs seront le point de départ qui nous permettra d'esquisser le futur monde de l'IA quantique tout au long de la série.
Un gâteau de changements
La difficulté d'imaginer un monde à base de Quantum-AI résulte de la nécessité de comprendre et de prévoir les différentes couches de changements.
Nous devons prévoir non pas une seule évolution, ou quelques dynamiques et processus, mais une myriade d'entre eux, ainsi que leurs interactions. En outre, ces rétroactions auront lieu dans et entre différents types de domaines et se propageront différemment. En effet, les technologies quantiques, et notamment l'informatique et les simulations quantiques, associées à l'intelligence artificielle (IA), ou plutôt à l'apprentissage profond, seront avant tout utilisées par d'autres sciences. En conséquence, de nouvelles découvertes et innovations apparaîtront dans divers domaines. En outre, un changement qui en résulte dans une science peut être le point de départ de toute une série d'innovations dans un autre domaine scientifique. À leur tour, chacune de ces évolutions aura de nombreuses répercussions sur le monde extérieur à la science. En attendant, ces conséquences se nourriront les unes les autres.
En d'autres termes, nous devons prévoir les changements basés sur l'intelligence artificielle quantique dans de nombreuses sciences différentes, puis les changements apportés par ces innovations dans différents domaines et avec différentes séquences de développement.
En outre, en ce qui concerne la sécurité internationale, la guerre, la géopolitique et la gouvernance, nous ne pouvons pas nous arrêter là. Nous devons également envisager la manière dont ces changements auront un impact sur tous les domaines liés à la sécurité, ainsi que sur la gouvernance et les relations internationales.
Nous devons donc utiliser une approche prospective qui pourrait ressembler à un modèle de "gâteau de couches" - assez drôlement une métaphore déjà utilisée dans les relations internationales (George Modelski, Principes de la politique mondiale1972 ; Paul James, "Interview avec George Modelski", 2017).
Dépasser l'extension linéaire du présent
Des applications quantiques pour les besoins actuels
Les applications et les usages des technologies et des sciences quantiques sont déjà en cours d'identification.
Cependant, souvent, il s'agit principalement de la projection d'usages déjà existants.
Par exemple, certains acteurs ont besoin de supercalculateurs ou de systèmes de calcul haute performance (HPC) (pour une analyse de ces besoins dans le cas de l'IA/apprentissage approfondi, voir ★ Le calcul haute performance : course et puissance - Intelligence artificielle, puissance de calcul et géopolitique (3)). Ainsi, ces acteurs partent de leurs besoins en HPC et les étendent à des capacités de calcul quantique nouvelles, existantes ou futures. Airbus, par exemple, utilise une telle approche.
C'est en effet une façon très importante de commencer à imaginer comment les technologies quantiques pourraient être utilisées à l'avenir. Il est absolument crucial de commencer à être prêt à utiliser de nouveaux langages informatiques, de nouveaux types d'algorithmes, de commencer à se familiariser avec une technologie entièrement nouvelle.
Pourtant, cela ne suffit pas.
Le danger est de ne pas envisager les surprises, qu'il s'agisse de possibilités totalement nouvelles ou de conséquences inattendues. Si nous ne faisions que prolonger ou projeter linéairement le présent, nous pourrions simplement prévoir un monde assez semblable à celui d'aujourd'hui. Le "nouveau" monde à énergie quantique pourrait être plus rapide, avec quelques améliorations importantes, mais il serait néanmoins similaire à ce que nous connaissons actuellement. Dans ce cas, le nouveau monde de l'IA quantique pourrait bien ne pas être à la hauteur de la révolution paradigmatique attendue.
Cependant, il est également très probable que ce qui émergera sera finalement extrêmement nouveau et très différent.
Si nous voulons parvenir à une prévoyance réalisable, nous devons aussi permettre que les choses soient très différentes.
Examiner les conséquences des changements scientifiques et technologiques passés
L'histoire passée peut nous aider à nous interroger sur les types de changements auxquels nous pourrions être confrontés.
Longitude, cartes et impacts multiples
Allons-nous assister à des changements aussi essentiels que l'a été, dans le passé, l'amélioration progressive de la détermination de la longitude en mer (par exemple
Le projet Galileo, Longitude en mer) ? Puis, à mesure que nous progressions dans nos capacités à déterminer la longitude en mer à l'aide de divers instruments et méthodologies, les sociétés sont passées de la navigation uniquement par rapport à la terre à la navigation à travers les océans. Les sociétés qui ont développé les nouvelles capacités de navigation sont passées d'un monde restreint à une capacité d'expansion.
Entre-temps, les cartes ont fondamentalement changé et amélioré, ce qui a eu d'immenses conséquences sur le système d'État moderne et les relations internationales (Thongchai Winichakul, Le Siam cartographié : Histoire du géocorps d'une nation1994 ; Hélène Lavoix, "Le pouvoir des cartes“, 2012).
Bateaux à vapeur, diplomatie de la canonnière et Chine
Allons-nous assister à une révolution aussi puissante que ce que l'utilisation et la diffusion des bateaux à vapeur ont créé dans le passé, notamment l'ère connue sous le nom de diplomatie de la canonnière au XIXe siècle (par exemple Matthew McLin, "Construire de la vapeur : La technologie des navires à vapeur dans la guerre coloniale en Asie de l'Est au XIXe siècle“, 2012)?
Cette époque, par exemple, a signifié l'imposition par "l'Occident" à la Chine du système (inégal) des ports conventionnels (par exemple Albert Feuerwerker, "La présence étrangère en Chine,” 1983, 128-207). Elle a déclenché une immense cascade de conséquences à travers le temps et l'espace, qui nous touche encore aujourd'hui (pour un résumé rapide et une première bibliographie, voir Hélène Lavoix, "Alerte sur les îles Diaoyu“, 2012). En effet, pour la Chine, cette époque est connue comme le "siècle de la honte et de l'humiliation" et fait partie intégrante de sa vision du monde historiquement construite. Elle imprègne donc ses décisions actuelles, y compris en ce qui concerne la course aux technologies quantiques (pour les fondements théoriques, voir Hélène Lavoix, Nationalisme et génocide).
1839-1842 - Les guerres de l'opium 
1842 - Traité de Nankin 
1842-1940s - Le découpage de la Chine 
1850-1864 - La rébellion de Taipei 
1894-1895 - Première guerre sino-japonaise 
1899-1901 - Le soulèvement des Boxeurs 
1931 - Les troupes japonaises entrent à Shenyang
Si nous voulons parvenir à une prévision actionnable pour la politique et la géopolitique dans le monde quantique, nous devons alors considérer ce type de questions très réelles et cruciales.
Imaginer une nouvelle structure pour le monde futur
Dans l'approche de l'avenir quantique où nous nous contentons "d'étendre" le présent pour intégrer les technologies quantiques, la structure du monde ne change pas. Par exemple, la fabrication d'avions pourrait se faire plus rapidement, à un coût moindre, et les avions produits pourraient être de meilleure qualité, peut-être en volant plus vite, peut-être en volant de manière autonome. Mais, fondamentalement, les avions resteront des avions et peu de choses auront changé. Pour un constructeur d'avions, ne pas développer des capacités quantiques serait très probablement encore catastrophique par rapport à la concurrence. Néanmoins, les changements probables dans le monde ne seront peut-être pas fondamentalement perturbateurs.
Nous avons tendance à être enfermés dans le monde que nous connaissons et nous ne pouvons que pousser plus loin et imaginer les tendances existantes et leurs principaux moteurs connus.
Ce que les exemples du passé montrent, c'est que nous devons penser au-delà de notre monde actuel. Nous devons être capables de penser la version d'aujourd'hui et de demain de la traversée de vastes étendues d'eau, sans voir la terre, de nouvelles représentations du monde sur de nouveaux dispositifs qui modifieront fondamentalement les politiques et le système international. Nous devons être capables d'imaginer des événements futurs semblables aux bateaux à vapeur et à la diplomatie de la canonnière qui en découle, dirigée en outre par des "barbares", qui bouleverseront fondamentalement notre monde.
En d'autres termes, nous devons veiller à ne pas être la proie d'un "manque d'imagination". En effet, cette erreur a été identifiée comme l'une des principales causes de l'échec de l'alerte au 11 septembre (Le rapport de la Commission sur le 11 septembrep. 339-348).
Au contraire, nous devons favoriser l'imagination. Nous devons réussir à penser en dehors ou au-delà de la structure de notre monde connu.
Pour ce faire, nous allons d'abord identifier les éléments de base sur lesquels la révolution quantique se construit actuellement. Nous examinerons ensuite chaque bloc et nous nous pencherons sur l'utilisation classique prévue. Nous ne nous arrêterons toutefois pas à l'effet de premier ordre, mais nous tenterons également d'envisager les effets de deuxième et troisième ordre, notamment en termes de sécurité, de politique et de géopolitique.
Au fur et à mesure que nous avancerons dans nos travaux, nous progresserons vers des niveaux de complexité croissants. Nous allons essayer d'imaginer comment certains de ces éléments sont ou pourraient être combinés. Enfin, pour essayer de dépasser la structure actuelle de notre monde, nous nous poserons des questions de type "et si". Nous y suspendrons l'incrédulité et favoriserons l'imagination. Ces questions pourraient jeter les bases d'un futur travail de prospective pluridisciplinaire.
Les éléments de base du futur monde de l'informatique quantique
Les applications quantiques du monde de l'entreprise
Le monde des entreprises, et notamment les start-ups, ont commencé à travailler sur la manière dont elles pourraient créer et vendre des applications pour l'informatique quantique. Dans l'intervalle, elles ont adopté des catégories ou des classifications.
Par exemple, Vague D (une société qui se concentre sur un type d'informatique quantique appelé le recuit quantique - tandis que la plupart des autres se développent ordinateurs quantiques à base de portes), identifie quatre domaines majeurs pour ses applications : l'optimisation, l'apprentissage machine, la science des matériaux et les simulations de Monte Carlo.
Le démarrage Zapata Computingspécialisée dans la création d'algorithmes quantiques et le développement de logiciels sur des plateformes d'informatique quantique, classe ses applications selon trois domaines : la chimie quantique, l'optimisation et l'apprentissage sur machine quantique, comme le montre le tableau ci-dessous :
Zapata Computing : catégories d'applications et exemples d'algorithmes quantiques
| Heure | Nombre de Qubits | Chimie quantique | Optimisation quantique | Apprentissage par machine quantique |
| A court terme | 50 | Matériaux pour les piles | Optimisation du portefeuille financier | Génération d'images/audio |
| ⏬ | ⏬ | Catalyseur pour les piles à combustible | Optimisation du processus de fabrication | Optimisation de la chaîne d'approvisionnement |
| ⏬ | ⏬ | Durabilité des matériaux | Optimisation de l'itinéraire des véhicules | Maintenance prédictive |
| A plus long terme | 500 | Découverte de médicaments | Bioinformatique | Détection des crédits et des fraudes |
Une autre start-up QCwareLe rapport de la Commission européenne, intitulé "La chimie et l'apprentissage", identifie cinq types de "cas d'utilisation" : les simulations chimiques, l'optimisation, l'apprentissage machine, les équations différentielles et les méthodes de Monte Carlo.
Les sociétés de conseil, telles que le Boston Consulting Group, se concentrent sur les applications, mais les segmentent déjà en fonction des secteurs qu'elles utilisent pour leurs activités de conseil (Philipp Gerbert et Frank Rueß, "La prochaine décennie de l'informatique quantique - et comment y jouer"BCG, 15 novembre 2018). Nous avons donc comme catégories d'utilisateurs : Haute technologie, Biens industriels, Chimie et pharmacie, Finance et énergie (voir notamment la pièce 9). Cette catégorisation précoce rend toutefois difficile d'imaginer d'autres usages dans d'autres domaines. Par ailleurs, elle ne tient guère compte des rétroactions entre les industries et des impacts plus importants sur la société, qui auront à leur tour des conséquences pour tous les acteurs, y compris les entreprises.
Les éléments de base du futur monde de l'informatique quantique
Si nous synthétisons ces approches, ainsi que d'autres, la découverte des applications et utilisations futures - et actuelles - de l'informatique quantique, ainsi que plus généralement de la science quantique, tend à suivre deux voies, qui peuvent ensuite être combinées.
Tout d'abord, et logiquement parce que nous avons affaire à de nouvelles installations informatiques, les acteurs utilisent des types d'algorithmes comme points de départ et catégories pour envisager les futures applications de l'informatique quantique. Nous disposons donc principalement d'algorithmes d'optimisation quantique et d'apprentissage de machines quantiques. Nous trouvons également des simulations et notamment des simulations/méthodes de Monte Carlo, ainsi que des équations différentielles.
En raison de l'algorithme de Shor, l'informatique quantique et la cryptographie devraient y trouver leur place (voir Les bouleversements à venir de l'informatique quantique, de l'intelligence artificielle et de la géopolitique - 1). Cependant, nous considérerons également cette section, ainsi que le domaine connexe des communications quantiques, notamment en raison de leurs impacts sur le renseignement et le contre-espionnage, comme une couche complète, ayant un impact sur toutes les autres (voir aussi ★ Quantum, AI, and Geopolitics (2) : Le champ de bataille de l'informatique quantique et l'avenir).
Ensuite, diverses disciplines scientifiques tentent de développer une approche quantique de leur domaine et cherchent à savoir si la mécanique quantique peut améliorer leur compréhension scientifique. Dans ce cas, elles bénéficient des nouvelles approches de l'informatique quantique, y compris le développement d'algorithmes quantiques.
Nous avons notamment identifié la chimie quantique et les nouveaux matériaux quantiques, la biologie quantique, ainsi que la physique quantique, y compris l'optique quantique. La biologie quantique, étonnamment écartée parfois comme une "bêtise", semble en fait être un domaine scientifique potentiellement intéressant, selon, par exemple, la revue très sérieuse et scientifiquement reconnue, la Éditions de la Société royale Interface (Adriana Marais et al., "L'avenir de la biologie quantique“, J R Soc Interface2018 novembre). La détection et la métrologie quantiques, qui font partie de la science de l'information quantique (SQI), pourraient être considérées comme faisant partie de ce domaine.
Dans les prochains articles, nous commencerons à étudier ces éléments de base pour le futur monde de l'informatique quantique.
Image en vedette : Image par alan9187 à partir de Pixabay
Autres références et bibliographie
Fairbank, John K., éd. 1983. The Cambridge History of China Vol.12 : Republican China 1912-1949, Part 1. Cambridge : Cambridge University Press.
Feuerwerker, Albert, "La présence étrangère en Chinedans Fairbank, éd. 1983.
Gerbert, Philipp et Frank Rueß, "La prochaine décennie de l'informatique quantique - et comment y jouer", BCG, 15 novembre 2018.
James, Paul, "Interview avec George Modelski", dans Manfred B. Steger, Paul James, La mondialisation : La carrière d'un conceptRoutledge, 2 octobre 2017.
Lavoix, Hélène, "Le pouvoir des cartes“, The Red Team Analysis Society, 2012.
Lavoix, Hélène, "Alerte sur les îles Diaoyu“, The Red Team Analysis Society, 2012.
Lavoix, Hélène, "Nationalisme" et "génocide" : la construction de la nation, l'autorité et l'opposition - le cas du Cambodge (1861-1979) - Thèse de doctorat - School of Oriental and African Studies (Université de Londres), 2005. Accès et téléchargement par la British Library Ethos.
Marais, Adriana, Betony Adams, Andrew K. Ringsmuth, Marco Ferretti, J. Michael Gruber, Ruud Hendrikx, Maria Schuld,1 Samuel L. Smith, Ilya Sinayskiy, Tjaart P. J. Krüger, Francesco Petruccione, et Rienk van Grondelle, "The future of quantum biology", J R Soc InterfacePublié en ligne le 14 novembre 2018, doi : 10.1098/rsif.2018.0640 PMCID : PMC6283985 PMID : 30429265.
McLin, Matthew, "Construire de la vapeur : La technologie des navires à vapeur dans la guerre coloniale en Asie de l'Est au XIXe siècle", mémoire de maîtrise, Université de Floride, 2012.
Modelski, George, Principes de la politique mondialeFree Press, 1972.
Le rapport de la Commission sur le 11 septembre.
Winichakul, Thongchai, Le Siam cartographié : Histoire du géocorps d'une nation, Chiang Mai : Silkworm Books, 1994.
