Façonner la longue course aux technologies quantiques

L'informatique quantique (CQ), l’une des technologies les plus révolutionnaires de notre époque, est à environ une décennie d’une application commerciale généralisée, d’après notre analyse récente. Moins connues, mais tout aussi importantes, deux technologies connexes pourraient devenir disponibles beaucoup plus tôt : la détection quantique (QS) et la communication quantique (QComm).

Tous les systèmes quantiques sont incroyablement complexes, mais leurs avantages sont évidents. Le contrôle qualité réduit de manière exponentielle le temps de traitement, dans de nombreux cas, permettant ainsi de résoudre des problèmes auparavant insolubles. QS permettra des mesures plus précises et pourrait offrir une plus grande accessibilité que les capteurs existants (par exemple, grâce à la miniaturisation des appareils). QComm permettra des protocoles de cryptage forts qui pourraient augmenter considérablement la sécurité des informations sensibles, et il permettra également certaines fonctions critiques de l'informatique quantique (pour en savoir plus sur les phénomènes quantiques qui sous-tendent QC, QS et QComm, voir l'encadré « Le saut technologique » ).

Avec les technologies quantiques, les informations sont codées en bits quantiques (qubits). Alors que les bits utilisés en informatique classique sont binaires, avec une valeur de 0 ou 1, les qubits peuvent prendre des valeurs de 0, 1 ou une combinaison des deux. Les qubits doivent leur capacité unique à prendre plusieurs valeurs parce qu'ils s'appuient sur le phénomène quantique appelé superposition : la combinaison de deux phénomènes physiques distincts du même type (tels que le spin ou la longueur d'onde) afin qu'ils coexistent dans le cadre du même événement. La superposition permet de nouveaux algorithmes informatiques capables de compresser massivement le temps de calcul. Pour donner une idée de l’amélioration : en 2020, un groupe de recherche chinois a utilisé l’informatique quantique pour trouver une solution qu’il aurait fallu 2,5 milliards d’années à un supercalculateur classique pour générer.

Étant donné que les systèmes quantiques sont très sensibles aux changements de l’environnement, les capteurs quantiques pourraient potentiellement détecter des changements mineurs dans l’environnement qui échappent à la portée des capteurs ordinaires. Avec la communication quantique, les qubits communiquent entre des emplacements distants, permettant ainsi l'informatique quantique parallèle. Ils permettent également une communication sécurisée grâce à un phénomène quantique appelé intrication, un processus dans lequel la mesure d'un qubit en affecte instantanément un autre, même s'ils sont éloignés l'un de l'autre. L'intrication garantit que les informations ne peuvent pas être interceptées lorsqu'elles passent d'un qubit à un autre. Bien que l’intrication puisse également être utilisée dans la détection quantique, elle est moins fondamentale pour la technologie et certains capteurs quantiques ne s’appuient pas sur ce principe.

Grâce à leurs capacités uniques, QC, QS et QComm pourraient transformer plusieurs marchés, notamment le calcul haute performance, la navigation, les produits pharmaceutiques et l'imagerie médicale. De nombreux géants de la technologie et start-ups ont déjà investi de manière significative dans les technologies quantiques, avec des accords confirmés et annoncés pour 2021 totalisant environ 2,1 milliards de dollars. La majorité des financements vont aux initiatives QC, mais un accord récent de plusieurs centaines de millions pour QComm, impliquant une société d'acquisition spécialisée, montre que les autres technologies quantiques commencent à susciter un intérêt significatif. Nous nous attendons à ce que QComm et QS attirent encore plus de financements à l'avenir, même s'il est peu probable qu'ils atteignent les mêmes niveaux que QC car les marchés pour ces technologies sont plus petits.

La course pour diriger les secteurs QS et QComm va bientôt s'intensifier à mesure que de plus en plus de concurrents misent sur leurs paris. Même si une grande incertitude persiste, les entreprises les plus susceptibles de persévérer sont celles qui traduisent les technologies quantiques en applications concrètes et très attrayantes. Cependant, comme pour toute technologie naissante, les investisseurs peuvent avoir des difficultés à identifier les technologies qui entrent dans cette catégorie. Les prototypes prometteurs peuvent rencontrer des problèmes techniques au fur et à mesure de la progression de la R&D, ou la demande de nouveaux produits peut être inférieure aux attentes initiales. Le timing est également une considération majeure pour les investisseurs, puisqu’ils doivent déterminer s’ils doivent placer leurs paris avant qu’une technologie n’atteigne sa maturité ou après sa commercialisation.