L’informatique quantique côté écologie, attractivité des chercheurs et ambition européenne

Pour que le Plan Quantique soit une réussite, il faut que la France arrive à jouer collectif au niveau européen et individuel en gardant ses talents… un difficile équilibre qui nécessite de profonds changements. Fin de notre dossier avec une question : quel impact écologique peut-on attendre de l’informatique quantique ?

La France met 1,8 milliard d’euros sur la table pour avancer sur le quantique – au sens large du terme – dans les prochaines années. Les machines/calculateurs ainsi que les communications sont évidemment au cœur de cette annonce, mais ce sont loin d’être les seules. 

Nous avons déjà évoqué l’importance de l’algorithmique – qui avance doucement car elle dépend en partie de la disponibilité des machines –, des capteurs et de la recherche fondamentale. Ce sujet, primordial pour des questions de souveraineté nationale (et/ou européenne), nécessite de disposer de chercheurs dans les laboratoires.

Le Plan Quantique s’y intéresse, mais cela sera-t-il suffisant face aux colossaux moyens de certains géants du Net (Amazon, Google, IBM, Microsoft, etc.) et/ou États ?

La France n’est « pas spécifiquement en retard »

Sébastien Tanzilli (chargé de mission technologies quantiques au CNRS) brosse un rapide portrait international : il est « évident que les autres nations avancent » sur le quantique, mais il affirme que la France « n'est pas spécifiquement en retard ». « Je pense qu’elle est très bien positionnée à l'échelle internationale, sur l'ensemble des piliers des technologies quantiques », ajoute-t-il.

Le Plan Quantique devrait permettre de rester dans la course vis-à-vis des autres nations qui ont également investi massivement dans ces technologies (y compris nos voisins européens) : « il était important d'avoir enfin un aboutissement de cette stratégie d'accélération quantique en France ».

À l’instar de Philippe Chomaz (directeur recherche fondamentale au CEA), les chercheurs s’accordent sur le fait qu’il « faut penser le plan français dans un cadre européen avec le plan allemand et le plan anglais de nos amis qui [malgré le Brexit] sont toujours dans l'espace européen de la recherche avec l’accord qu'ils ont passé, et on est content qu'ils soient là ». Sur l’échiquier international, il faut ainsi mettre l’Europe (et pas la France) en face de la Chine, des États-Unis et des grands leaders mondiaux.

« C'est une vraie compétition féroce », ajoute Philippe Chomaz. Dans une conférence commune, les chercheurs du CNRS et du CEA veulent ainsi faire front commun avec « une équipe France » qui doit pouvoir jouer son rôle « dans une équipe Europe, qui est dans une compétition internationale ».

Notre dossier sur le Plan Quantique en France : 

• Les détails du Plan Quantique : 1,8 milliard d’euros, un « ordinateur hybride » à l’horizon 2023
• Retour sur deux piliers du Plan Quantique en France : l’ordinateur et les communications
• Recherche fondamentale, algorithmique, capteurs : les autres piliers du Plan Quantique
• L’informatique quantique côté écologie, chercheurs et ambition européenne

Le calculateur quantique, « c'est un enjeu de l'humanité »

Sébastien Tanzilli rappelle à juste titre que cette course/guerre soulève évidemment des enjeux de souveraineté nationale. Mais il n’y a pas trop le choix pour Silvano de Fransceschi (chercheur au CEA-Irig, CEA-Grenoble) :

« On est devant des défis qui sont très ambitieux et sans avoir une certaine union et convergence d’efforts on n’y arrivera pas. On est un peu obligé aussi de se fédérer et concentrer nos efforts thématiquement et au niveau géographique. »

En Europe, il faut donc jouer collectif pour rester au niveau des autres puissances. Dans une envolée lyrique, Philippe Chomaz passe presque dans le monde des bisounours et explique qu’il « faut aussi se dire que l'enjeu du calculateur quantique c'est comme la connaissance : ce n'est pas un enjeu national, c'est un enjeu de l'humanité ».

Pas sûr que tous les laboratoires de recherche, services de renseignements et autres sociétés commerciales soient dans cet état d’esprit. Dans un avenir proche, les puissances (étatiques ou commerciales) qui disposeront d’un ordinateur quantique suffisamment performant auront sans aucun doute un avantage considérable sur les autres.

Une difficulté pour garder les talents

Un sujet important abordé durant la conférence des chercheurs du CEA et du CNRS concerne l’attractivité des laboratoires de recherche pour les scientifiques, notamment sur leur rémunération. Pour Pascale Senellart (chercheuse du CNRS au C2N), il faut différencier deux points : logiciel et matériel.

Dans le premier cas, pour proposer de « bonnes conditions de travail » aux chercheurs, les startups du quantique « donnent un ordinateur et le salaire peut être trois fois plus grand que ce qu'ils auront dans un laboratoire académique », difficile pour la recherche académique d’être attractive dans ces conditions…

Bref, « sur la partie software, ça va être très très compliqué » résume-t-elle, avec un exemple : « on le voit dans les laboratoires de recherche, les collègues qui font du calcul [ou] de l’informatique quantique théorique sont très très courtisés par les sociétés qui développent l’informatique quantique ».

Startups vs laboratoires de recherche : je t’aime, moi non plus

Côté matériel par contre, la problématique est différente : « il faut d'énormes moyens de fabrication, des moyens technologiques très compliqués. Donc, les startups qui émergent des laboratoires sont collées aux laboratoires de recherche pendant un certain temps », afin de garder une « bouée de sauvetage » à portée de main.

Elles vont ensuite se détacher progressivement, ce qui n’est pas sans conséquence pour Pascale Senellart :

« Au début les moyens sont du côté du laboratoire et donc l’attractivité de la startup a plutôt tendance à donner une bonne visibilité aux équipes de recherche (qui ont une plus grande facilité à recruter). Quand la start-up commence à lever des fonds et avoir ses propres moyens de développement, on commence à avoir deux endroits où on peut faire une recherche assez similaire avec des conditions de travail différentes, d’un côté beaucoup plus flexible que l’autre. Il y a un vrai enjeu, mais pas une solution très simple ».

Une fois que le cordon est coupé, les orientations ne sont plus tout à fait les mêmes : « Les startups ne peuvent pas se permettre de faire une recherche vraiment fondamentale, on est du côté du développement et de l’ingénierie ».

Pour Pascale Senellart, les étudiants qui veulent continuer à se poser des questions très fondamentales devraient donc continuer d’aller du côté académique… mais encore faut-il qu’ils puissent le faire dans de bonnes conditions, surtout comparées à ce qu’ils pourraient avoir dans le privé.

Philippe Chomaz : « Le salaire ça fera du bien quand même »

« Certes, le salaire est un point important, mais le chercheur ne va pas aller s'isoler dans un coin perdu parce qu'on lui fait un pont d'or, il va y aller parce qu'il a de quoi faire la meilleure recherche », affirme Philippe Chomaz.

Pas sûr que tous les chercheurs soient sur la même longueur d’onde. D’autant qu’il existe aussi un entre-deux qu’il ne faut surtout pas négliger : des sociétés/instituts peuvent faire des « ponts d’or » à des chercheurs, avec en prime des laboratoires dignes de ce nom, parfois intégré dans des sociétés commerciales. 

Sur ce point l’argent mis sur la table avec le Plan Quantique devrait permettre d’améliorer les choses, mais on attendra de voir et juger d’éventuels changements avant de crier victoire. Plus réaliste, Philippe Chomaz fini tout de même par reconnaitre qu’une revalorisation du « salaire, ça fera du bien quand même ».

Quid de l’écologie avec l’informatique quantique ?

Lors de la conférence, la question de savoir si l’informatique quantique était plus « verte » que celle que l’on connait actuellement est arrivée sur le tapis. C’est Alexia Auffèves (chercheuse à l’Institut Néel du CNRS) qui s’est lancé, avec une réponse « à la normande », résumant assez bien la situation : « p'têt ben qu'oui, p'têt ben qu'non… ».

Plus sérieusement, elle ajoute qu’« on a effectivement tout un tas d’avantages potentiels dans le portefeuille du quantique et il se pourrait qu’il y ait aussi un avantage énergétique ». Le mot clé est « potentiel » : rien n’est encore fait. Une certitude tout de même : la composante écologique doit être prise en compte à tous les niveaux, aussi bien dans les développements de concepts que dans la recherche fondamentale.

Sur le papier, le quantique dispose de deux atouts qui pourraient faire la différence : « le fait que les calculs soient moins complexes, demandent moins d’opérations physiques, donc potentiellement consomment moins d’énergie. La deuxième c’est que le calcul quantique est réversible […] et les opérations réversibles sont censées à terme consommer moins d’énergie », affirme-t-elle sans entrer dans les détails (techniques et compliqués).

Alexia Auffèves ajoute que pour « espérer avoir un avantage énergétique quantique […] il faut aussi apprendre à utiliser moins d’énergie pour traiter l’information classique, parce que l’information quantique et classique sont deux bêtes qui sont indissolublement liées ». Il ne faut en tous cas pas s’emballer car le passage de la théorie à la pratique peut être complexe et « on peut avoir tout un tas de problèmes à résoudre en cours de route ».

Elle revient enfin sur l’annonce de Google à l’automne 2019 sur la suprématie quantique avec sa machine à 53 qubits. Au-delà de la question de savoir si oui ou non la suprématie était atteinte, la partie énergétique est intéressante à analyser : la machine de Google « consommait en puissance 25 kW. Si on compare la puissance d’un supercalculateur genre IBM-Summit, c’est trois ordres de grandeur au-dessus ».

Comme nous l’avions déjà expliqué, elle ajoute que cette « manipulation ne servait à rien, donc ce n’est peut-être pas le bon exemple » pour parler d’économie d’énergie. Comme avec la suprématie, on attend désormais des annonces avec des débouchés concrets et « utiles » de l’informatique quantique face aux calculateurs traditionnels.

Car pour rappel, la question n’est pas de savoir si cela arrivera un jour... mais quand. 

• Suprématie quantique : « on est à un point de bifurcation »