L’avantage quantique pourrait-il être environnemental ? Plus efficaces que les ordinateurs conventionnels, les calculateurs quantiques pourront résoudre des problèmes complexes plus rapidement, réduisant potentiellement le coût environnemental du numérique. Surtout, selon une étude du BCG, le calcul quantique pourrait accélérer la transition écologique dans un futur proche.
"Après le Covid-19, la prochaine crise majeure pour l’humanité sera liée au changement climatique", avertit Jean-François Bobier, associé du cabinet, lors d’une conférence au Quantum Business Europe, un événement en ligne qui rassemble les professionnels européens du secteur les 16 et 17 mars. Face à ce constat, le calcul quantique pourrait offrir une solution, en permettant "d’optimiser les usages", affirme-t-il. Au-delà d’optimiser les flux de transports et la consommation d’énergie – réduisant ainsi la pollution – le calcul quantique permettra surtout des progrès majeurs dans la science des matériaux.
Pas besoin d’attendre un calculateur parfait
"Les lois de la nature sont régies par la mécanique quantique, avance l’expert. Si nous voulons simuler le vivant, il faut utiliser les technologies quantiques." Ainsi, des algorithmes quantiques permettent déjà à Total, entre autres, de concevoir des matériaux de capture du CO2 plus efficaces. Ils pourraient aussi permettre de découvrir des catalyseurs plus efficaces, pour de nombreuses applications.
"Pour fabriquer de l’engrais, nous utilisons le même catalyseur depuis 1909, rappelle Jean-François Bobier. En trouver un nouveau pourrait prendre des milliers d’années avec du calcul conventionnel, mais seulement quelques heures avec un ordinateur quantique." Des recherches sont d’ailleurs menées à ce sujet par le chimiste allemand BASF et, en parallèle, par Google, qui estime pouvoir trouver une nouvelle méthode de fabrication d’ici à 2030... Le temps d’avoir un calculateur suffisamment efficace pour effectuer les calculs nécessaires.
Pour autant, pas besoin d’attendre un calculateur quantique parfait, insensible aux erreurs, pour trouver des retombées directes. "Dans les dix prochaines années, les calculateurs Nisq [pour ordinateur quantique imparfait de taille intermédiaire] permettront de modéliser de nouvelles molécules de petite taille, affirme-t-il. Cela permettra par exemple d’optimiser la synthétisation d’hydrogène, l’efficacité des batteries ou le rendement des cellules photovoltaïques." Une fois créés, les ordinateurs quantiques parfaits pourraient accoucher de matériaux écologiques pour la construction de bâtiments, mais aussi de conceptions de transports moins polluants.
Réduire la consommation
En attendant, des études sont menées pour réduire… la consommation même des calculateurs quantiques. "L’objectif de mes travaux est d’étudier l’ordinateur quantique comme un dispositif en tant que tel, pour le faire fonctionner en accord avec des ressources planétaires limitées, présente Alexia Auffèves, chercheuse au CNRS à la tête de l’écosystème quantique de Grenoble (Isère), réuni sous la bannière Quantum Engeneering Grenoble. C’est quelque chose qui n’a pas été fait avec les ordinateurs classiques."
Diverses approches sont ainsi envisagées pour réduire l’impact environnemental du calcul quantique, grevé notamment par la cryogénie du système : réduire la température de fonctionnement des qubits, améliorer l’efficacité des systèmes de réfrigération, réduire les pertes énergétiques. Mais aussi diminuer les bruits parasites, à l'origine d'erreurs qui demandent d’accorder une puissance de calcul supplémentaire à leur correction. "C’est un domaine à lui tout seul", avance la chercheuse. Et une somme de défis à relever.
