Les ordinateurs à base de qubits supraconducteurs de Google et d’IBM sont en tête dans la course au calcul quantique. Sont-ils irrattrapables ?
Pas du tout ! Comme ils ont démarré plus tôt, les ordinateurs quantiques supraconducteurs et, plus récemment, ceux à ions piégés d’IonQ et de Honeywell, sont parvenus à obtenir des portes logiques de la meilleure qualité qui soit sur le marché. Mais ils ont de gros inconvénients : les ions ont certes une connectivité infinie – chaque qubit peut être intriqué avec n’importe quel autre qubit –, mais on ne sait les mettre que sur une ligne (1D). Quant aux qubits supraconducteurs, on sait les placer en 2D, mais on ne sait pas les intriquer au-delà du proche voisin. Ce qui demande de mettre en œuvre beaucoup plus de portes logiques supplémentaires (« swap gates »), soit plus de câbles. La mise à l’échelle des qubits supraconducteurs est très difficile, car ils doivent être refroidis à quelques millikelvins. Pour dépasser les 1 000 qubits en 2023, IBM mise sur un plus gros frigo à dilution [en septembre 2020, Big Blue a dévoilé un nouveau modèle de cryostat, Goldeneye, ndlr]. Si la seule solution pour multiplier les qubits supraconducteurs est de fabriquer des frigos gigantesques, cette filière ne tient pas la route. À ce jour, toutes les technologies de calcul quantique ont leurs chances, la course aux qubits reste ouverte.
Qu’est-ce qui pourrait redistribuer les cartes ?
Le juge de paix sera la réponse à cette question : quel sera le premier qui aura une application concrète ? Certaines applications sont bien couvertes par certaines architectures hardware et moins par d’autres. Par exemple, les atomes neutres sont parfaitement taillés pour la simulation quantique. Or, depuis l’été 2020, le calculateur de la start-up française Pasqal maîtrise plus de qubits à base d’atomes neutres (100) que le record de supraconducteurs (72 chez Google) ou d’ions piégés (32 chez IonQ). La qualité de leurs portes logiques est encore un peu plus faible, mais elle s’améliore. Le Lab quantique, l’association que j’ai fondée en avril 2020, a annoncé, en novembre, le lancement d’une plate-forme autour de Pasqal, regroupant clients industriels (EDF, Total…) et start-up développant des applications (Qubit Pharmaceuticals, QC Ware…). Elle bénéficie du soutien du réseau Science et ingénierie en région Ile-de-France pour les technologies quantiques (Sirteq) et du Grand Équipement national de calcul intensif (Genci). À terme, un exemplaire de la machine de Pasqal sera installé au Très Grand Centre de calcul du CEA. Nous voulons mettre le calcul quantique dans la perspective du calcul haute performance pour que les industriels français se l’approprient. Il ne faudrait pas que, le jour où l’avantage quantique commercial sera démontré, celui-ci profite à leurs concurrents allemands ou britanniques et qu’ils n’y aient pas accès.
Ces deux pays sont-ils en avance sur la France dans le calcul quantique ?
Au sein de l’Union européenne, la France est bien placée. Mieux que l’Allemagne, où peu de start-up ont émergé jusqu’à maintenant. J’ai l’impression que les 650 millions d’euros de son plan annoncés en 2018 bénéficient surtout au secteur académique et à la grosse industrie. Avant le Brexit, le Royaume-Uni était clairement le leader. Partis en avance, les Britanniques ont créé beaucoup de start-up et entretiennent des relations fortes avec les États-Unis et le Canada, deux puissances mondiales du quantique [en novembre 2020, le Royaume-Uni et le Canada ont officialisé un financement conjoint de 6 millions de dollars pour faire progresser les technologies quantiques dans les deux pays, ndlr]. Mais depuis le Brexit, les cartes sont rebattues en Europe continentale : l’Allemagne, les Pays-Bas, la Finlande, l’Italie et la France sont en lice pour prendre la première place dans la course à l’avantage quantique commercial.
Quels sont les atouts de la France ?
En premier lieu, nous avons une force de frappe scientifique indéniable, principalement répartie sur trois hubs : Grenoble, Paris-Saclay et Paris intra-muros. Un facteur fondamental pour faire avancer la technologie dans les différentes filières. Encore mieux : les chercheurs français ne rechignent pas à créer des start-up (Pasqal, Quandela, Alice & Bob, C12…), bien aidés par le meilleur système au monde pour démarrer une société, avec le crédit d’impôt recherche ou encore les mécanismes de financement pilotés par Bpifrance. Avec Quantonation, le fonds d’investissement positionné sur les technologies quantiques que j’ai cofondé en 2018 avec Charles Beigbeder, nous avons réussi à faire quelque chose d’unique au monde. En tant que Français investissant aussi à l’étranger, nous construisons des ponts entre les acteurs tricolores et les autres. Ce que fait aussi Atos, leader européen du calcul haute performance et seul fournisseur d’une machine d’émulation quantique, l’Atos Quantum learning machine (QLM). Enfin, certains groupes industriels comme EDF, Total et Airbus sont bien impliqués dans le calcul quantique, avec des équipes dédiées en interne.
Que doit améliorer la France pour espérer devenir la championne européenne du calcul quantique ?
Le domaine dans lequel la France a le plus de retard, c’est la maîtrise logicielle. Nous n’avons que deux start-up software, positionnées sur des secteurs spécifiques : les applications de chimie quantique pour Qubit Pharmaceuticals, la finance pour QuantFi. L’arrivée en France de QC Ware, l’un des pionniers dans ce secteur, avec le recrutement de Iordanis Kerenidis, directeur de recherche au CNRS, est un signe encourageant, mais insuffisant. C’est pourquoi, avec Le Lab quantique, nous avons lancé Qampus en décembre 2020. Cet espace de travail à Massy (Essonne), où sont déjà installées les start-up de hardware françaises Pasqal et Quandela, devrait aussi accueillir Multiverse, une jeune pousse espagnole spécialisée dans le software quantique, ainsi que la française VeriQloud et la britannique Kets, axées sur la cryptographie quantique. Si nous ne sommes pas en avance, essayons au moins d’avoir les meilleurs ici. Nous voulons également faire émerger des champions français du software avec la Maison du quantique, un futur lieu de coworking au cœur de Paris qui pourra aussi héberger des start-up. Partout, le quantique est parti en ordre dispersé et les pays tentent de reprendre la main sur leur écosystème national. En France, on a l’opportunité de mener ces deux combats de front – une orientation gouvernementale claire et ambitieuse et des initiatives de terrain – pour faire naître des leaders mondiaux. Mais il va falloir accélérer la cadence ! Avec le report à début 2021 de l’annonce du plan quantique français, pourtant prêt depuis mai 2020, nous avons pris un retard considérable…
Quels sont les risques d’un tel retard ?
Les choses accélèrent partout dans le monde. Aux États-Unis, des start-up ont levé plusieurs millions de dollars. En Europe, la Finlande a annoncé, en novembre, l’acquisition pour 20 millions d’euros d’un ordinateur quantique auprès d’IQM, une de ses start-up – commande publique qui, j’espère, fera aussi partie du plan français. Pour une start-up tout juste créée, prendre six mois de retard sur la concurrence à cause d’une subvention qui ne vient pas peut être fatal. D’autant que les entreprises du calcul quantique se sont lancées dans la chasse aux talents : si les entreprises françaises ne peuvent pas les embaucher faute de moyens, ils iront ailleurs.
