Où en est la stratégie quantique française ?

Le plan Quantique de 2021 fixait un premier objectif à l’horizon 2023, qui n’a visiblement pas été atteint. Il est désormais question d’avoir en 2032 « au moins deux prototypes d’ordinateurs quantiques universels ». Cinq start-up françaises ont été sélectionnées dans le cadre du projet PROQCIMA, malgré un épais brouillard autour des différentes technologies de « qubits ». On vous explique.

En janvier 2021, Le président Emmanuel Macron annonçait le Plan Quantique, avec 1,8 milliard d’euros à la clé. La répartition était la suivante : l'État et les organismes affiliés abondaient à hauteur de 1,05 milliard d'euros, l’Europe de 200 millions d'euros et enfin le secteur privé des 550 millions restants. 

Quantique, intelligence artificielle : on rembobine

Ce projet prenait racine dans le rapport de l'ancienne députée Paula Forteza (LREM) suite à sa mission « Quantique : le virage technologique que la France ne ratera pas ». Ce Plan était présenté trois ans après le celui sur l’intelligence artificielle, issue pour sa part du rapport de Cédric Villani. Dans les deux cas, la France a (avait ?) pour ambition de rester dans la course de tête.

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Le Secrétariat général pour l'investissement (SGPI) vient de publier un bilan d’étape du Plan Quantique. Le 6 mars, cet écosystème s’était réuni à la Bibliothèque nationale de France pour présenter « les résultats concrets de la stratégie nationale quantique ». Qu’y a-t-il justement de concret ?

350 qubits utiles, 2 000 qubits d’ici deux ans, et ?

Premier point de satisfaction pour le Secrétariat général : « D’après les estimations du gouvernement, les startups quantiques ont levé plus de 350 millions d’euros, ce qui fait de la France le premier pays européen en termes de levées de fonds et le troisième au niveau mondial derrière les États-Unis et le Canada ».

D’un point de vue technique, le SGPI affirme que la stratégie quantique permet d’avoir déjà atteint le palier de « 350 qubits utiles » et de viser les « 2 000 qubits utiles d'ici deux ans », des chiffres qui ne veulent pas dire grand-chose en l’état, car on manque cruellement de précision.

En effet, sans en connaitre davantage sur ces « qubits utiles » ni sur le nombre nécessaire pour avoir un qubit logique – c’est-à-dire utilisable dans des calculs – cela ne sert pas à grand-chose. S’il faut une centaine de qubits pour n’en avoir qu’un seul réellement utilisable à la fin, cela nous donne une machine de 3/4 qubits. En partant du principe que les 350/2000 qubits sont sur une seule et même machine.

Tous les « qubits » ne se valent pas

De plus, pour baisser le risque d’erreur, il faut augmenter le nombre de qubits physiques. Et plus on augmente le nombre de qubits logiques, plus le risque d’erreur est important, nécessitant d’autant plus de qubits physiques, et ainsi de suite.

Pour la suite, nous savons simplement que le plan vise à atteindre « 100-200 qubits logiques d'ici la fin de la décennie ». Pour rappel, nous avons déjà consacré un dossier aux qubits (physiques, logiques, correction d’erreurs…).

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PROQCIMA, si proche et si loin à la fois ?

Cette conférence était l’occasion d’annoncer le programme PROQCIMA, « inspiré du programme ULTRA (lancé par les Britanniques pendant la Seconde Guerre mondiale) à l’ère de l’informatique quantique ». Son objectif est « de disposer en 2032 d’au moins deux prototypes d’ordinateurs quantiques universels avec 128 qubits logiques étendus à 2 048 qubits logiques en 2035 ».

Le nom PROQCIMA se rapproche (dans la prononciation) de Proxima, la mission de Thomas Pesquet en « hommage » à Proxima du Centaure, l’étoile la plus proche de la Terre (après le Soleil évidemment). Une manière aussi de symboliser un objet dans une forme de dualité : le plus proche certes, mais terriblement éloigné à notre échelle puisqu’il se trouve à plus de quatre années-lumière. Espérons que le but de PROQCIMA sera plus facile à atteindre que l’étoile Proxima du Centaure.

La machine hybride de « l’horizon 2023 » en mode Schrödinger

Le plan initial (en 2021) prévoyait pour rappel deux phases principales concernant les machines. Pour la première étape (avec 350 millions d’euros), il était question de développer un « ordinateur hybride, notamment pour la chimie, la logistique, l'intelligence artificielle, et ce dès l’horizon 2023 ». Cette machine était présentée comme « la première infrastructure au monde d'ordinateur quantique hybride ». Nous sommes en 2024 et nous n’avons vu passer aucune confirmation de son existence. Un plan quantique jusqu’au bout de la roadmap…

Avec la phase II, c’était un « ordinateur quantique universel » qui devait prendre vie. « La France est considérée comme l'un des rares pays capables de relever ce défi », affirmait Emmanuel Macron. « La France pourrait devenir le premier État à disposer d’un prototype complet d’ordinateur quantique généraliste », ajoutait-il. La phase II ne devrait donc pas se réaliser avant 2032 avec 128 qubits logiques et le passage (ambitieux) à 2 048 trois ans plus tard.

Inria expliquait il y a quelques années ce que l’on pourrait faire avec quelques centaines de qubits parfaits : « Plus on va ajouter de qubits à un système, plus la quantité d’opérations parallèles va être augmentée et, par conséquent, la puissance de calcul également. On estime ainsi que près de 300 qubits parfaitement enchevêtrés en superposition pourraient cartographier toutes les informations de l'univers à partir du Big Bang ».

Multiples embuches et probable cul-de-sac bien réels

Les difficultés sont nombreuses et la maturité de la technologie (des technologies, devrions nous dire) encore loin d’être atteinte. En effet, le choix même des qubits (supraconducteur, silicium, ions, photons…) n’est pas encore arrêté. De nouvelles technologies pourraient même faire leur apparition, rien n’est à exclure d’après les différents spécialistes que nous avons rencontrés durant les derniers mois.

Autre point sensible : le passage à l’échelle est tout sauf une partie de plaisir. Un ordinateur quantique universel « fait face, malgré la présence de laboratoires de recherche et d’entreprises à la pointe sur le sujet, à des difficultés majeures en raison des incertitudes scientifiques, technologiques et industrielles qui restent élevées : d’une part, il est prématuré de faire un choix technologique irréversible entre les différentes options envisagées et d’autre part, il est nécessaire d’investir massivement dans la R&D pour espérer lever les différents verrous » explique le SGPI.

Octogone de qubits

Pour tenter de départager les différentes solutions, « PROQCIMA organise une compétition entre les différentes entreprises avec une sélection progressive des compétiteurs les plus performants.
Le programme se divise en phases : une phase "examen" pour mesurer les progrès réalisés, suivie d’une phase « concours » pour ne garder que les solutions les plus prometteuses ».

Une sélection qui se fera forcément sur le long terme. En effet, lorsque l’on parle à des acteurs de l’informatique quantique, aucun n’est pour le moment en mesure de dire quelle technologie va gagner ou laquelle est déjà hors-jeu. Les « fabricants » de qubits qui planchent sur une technologie en particulier la poussent évidemment sur le devant de la scène, mais bien malin celui qui peut prédire de quoi seront faits les ordinateurs quantiques du futur.

Cinq start-up en lice

Malgré toutes ces inconnues, PROQCIMA a un calendrier serré avec seulement cinq compétiteurs pour le début du programme : Alice & Bob, C12, Pasqal, Quandela et Quobly.

Ensuite, « dès la fin de la première étape, ce nombre sera réduit à trois, c’est-à-dire que seuls les trois acteurs les plus performants continueront le programme au-delà de quatre ans. À huit ans, la compétition se limitera aux deux technologies les plus performantes qui poursuivront le programme jusqu’à son terme ». Nous serons alors en 2032 et la France devrait disposer « d’au moins deux prototypes d’ordinateur » avec 128 qubits logiques selon le SGPI.

Rendez-vous dans huit ans, on sera donc onze ans après l’annonce du plan quantique. C’est en même temps très court et une éternité au niveau des évolutions technologiques.