Intervention de Cédric Villani

– La consommation de l'ordinateur quantique sera inférieure, toutes choses égales par ailleurs, à celle de l'ordinateur classique, ne serait-ce que parce qu'il sera beaucoup plus efficace. En une opération, il effectue un grand nombre d'opérations réalisées avec des ordinateurs classiques, ce qui représentera une très grande économie. Comme on le verra pour l'algorithmique ou la cryptographie, l'attrait de l'ordinateur quantique est qu'il permet de résoudre en moins d'opérations certains problèmes nécessitant de façon classique un nombre considérable d'opérations, parce qu'il traite plusieurs valeurs à la fois.

En revanche, il faut noter que l'ordinateur quantique demandera de travailler à de très basses températures, avec un apport d'énergie important pour le refroidissement. En termes de système, à coup sûr, il faudra beaucoup plus d'énergie pour le maintenir en état. Les ordinateurs classiques ont déjà besoin de froid, mais pas du tout au même niveau que les ordinateurs quantiques. En revanche, on gagnera en consommation sur le temps d'exécution. Quant au bilan au final, il est beaucoup trop tôt pour l'évaluer.

Les obstacles sont multiples. Actuellement, on sait réaliser une unité logique, de la même façon que par le passé on savait construire un transistor. Par la suite, les performances de l'ordinateur résultaient du nombre de transistors que l'on parvenait à combiner, à intégrer sur une puce. Petit à petit, on a réussi à en mettre de plus en plus. Il s'agissait de problèmes de miniaturisation, d'efficacité, de manière de mettre en place les systèmes d'impression des circuits, etc.

À ce jour, en matière d'ordinateur quantique, on parvient à mettre en oeuvre une unité, par exemple un atome refroidi, ou un ion piégé dont on parvient à contrôler l'état, en agissant avec tel ou tel dispositif pour le transformer, le mettre en communication avec un autre ion, etc. On le fait pour un, pour deux ou pour trois atomes ou ions. Au fur et à mesure, une course à l'accroissement du nombre de ces unités s'est développée. Le problème n'est pas tant de les faire tenir ensemble sur le plus petit espace possible, mais d'arriver à faire en sorte qu'ils restent tous en cohérence : si l'on change quelque chose à un endroit, cela doit changer quelque chose de façon pleinement cohérente pour les autres.

Au contraire, dans un système macroscopique, si l'on change l'état d'un atome à un endroit, cela ne change rien à l'état des autres atomes ailleurs, créant ainsi une décohérence, parce que les atomes agissent au final de façon indépendante. Comment parvenir, du point de vue physique, à des conditions tellement parfaites que toute la cohérence soit préservée, malgré le grand nombre de qubits ? Il s'agit de vrais problèmes de physique fondamentale. Pour l'instant, les meilleurs systèmes parviennent à quelques dizaines de ces unités, alors qu'il en faudrait au minimum mille fois plus.