Rosenberger OSI et l’informatique quantique : anticiper les opportunités et défis de demain
Thomas Joos et Matthias Reidans explorent comment l'informatique quantique et l'IA révolutionneront les industries, optimiseront les réseaux électriques et amélioreront la sécurité des données, encourageant les entreprises à moderniser leurs infrastructures et à adopter la cryptographie post-quantique.
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Lorsque l'on parle d'informatique quantique, certains pensent encore à des rêves d'avenir, mais les ordinateurs quantiques sont en fait très proches d'une utilisation pratique et certains sont déjà utilisés.
Des ordinateurs quantiques qui peuvent être intégrés et distribués de manière fiable en tant que produits de série sont attendus pour la fin de 2030 ; un simulateur d'ordinateur quantique de puissance industrielle est déjà utilisé à Hambourg, tandis qu'un premier centre de données d'ordinateurs quantiques, qui est en fait un cluster de plusieurs systèmes, est également en service à Munich.
L'utilisation d'ordinateurs quantiques est donc déjà à portée de main aujourd'hui, grâce à l'accès via le « Q-Cloud ». Amazon, Google, IBM et Microsoft, leaders dans le secteur du Cloud, investissent collectivement des dizaines de milliards d'euros et disposent déjà d'un nombre important de systèmes en phase de test. Dès que cette technologie sera largement disponible, son utilisation se répandra rapidement. Les entreprises doivent se préparer dès aujourd'hui à ce scénario.
Matthias Reidans, Senior Project Manager chez Rosenberger OSI, expert de longue date dans ce domaine, déclare : « Les entreprises de taille moyenne peuvent réserver des ressources dans le Cloud auprès de grands hébergeurs et externaliser des calculs complexes, à condition que la planification des tâches ait été préparée avec une version adaptée à l'informatique quantique. » Des ordinateurs quantiques sont également en cours de développement, dont certains fonctionnent même à température ambiante, par exemple avec la technologie du « diamant synthétique » (comme Quantum Brilliance, AQT). Cela les rend encore plus faciles à utiliser.
Les obstacles au fonctionnement des ordinateurs quantiques pourraient être moins nombreux que prévu. Dans cette méthode, les défauts d'un réseau de diamants sont utilisés pour implémenter des éléments qui « mutent » ensuite en qubits. Mais même les puces de processeur à base de silicium peuvent être équipées de qubits. Les ordinateurs quantiques mobiles et faciles à installer ne sont donc pas impensables, il y a déjà des commandes pour cela.
Ordinateurs quantiques et apprentissage automatique
Les ordinateurs quantiques et l'intelligence artificielle peuvent s'enrichir mutuellement à bien des égards en raison de leurs forces respectives. L'apprentissage automatique basé sur de grandes quantités de données et des algorithmes complexes peut être grandement accéléré par des algorithmes adaptés au système quantique, en particulier pour l'optimisation et l'entraînement des modèles.
L'intelligence artificielle, quant à elle, peut être utilisée pour améliorer le développement et la mise en œuvre des algorithmes quantiques en reconnaissant des modèles et en suggérant des solutions optimisées. La combinaison de l'informatique quantique et de l'intelligence artificielle permettra des avancées révolutionnaires dans des domaines tels que la cryptographie, la science des matériaux et l'industrie.
Les énergies renouvelables et les réseaux électriques bénéficient des ordinateurs quantiques
Les énergies renouvelables et les fournisseurs d'énergie peuvent bénéficier considérablement de l'utilisation des ordinateurs quantiques, notamment pour optimiser les systèmes complexes et améliorer les modèles prédictifs.
Prévenir les black-out : l'optimisation des réseaux aussi dans les réseaux électriques
Les ordinateurs quantiques ne nécessitent pas forcément de grandes quantités d'énergie et peuvent même contribuer à en économiser. Pour les calculs d'intelligence artificielle, les ordinateurs quantiques sont clairement supérieurs aux ordinateurs conventionnels dotés des meilleurs processeurs actuels dans certains domaines. Il est nécessaire d'examiner si les ordinateurs quantiques peuvent être utilisés, par exemple, pour économiser des bancs entiers de modules dans les centres de données. Les bases nécessaires à cet effet, telles que la configuration de clusters hybrides composés de QC et de HPC, doivent être créées dès maintenant.
En plus d'optimiser les réseaux électriques pour éviter les black-out, les ordinateurs quantiques peuvent effectuer une modélisation en temps réel pour prédire et prévenir les fluctuations de charge, les défaillances ou les interruptions. Associés à l'intelligence artificielle, ils ouvrent de nombreuses possibilités qui ne peuvent être réalisées avec les ordinateurs d'aujourd'hui.
Les ordinateurs quantiques représentent une grande opportunité, mais aussi un danger
Outre les opportunités, les ordinateurs quantiques nous exposent également à des dangers qui apparaîtront dans les années à venir, mais qui sont déjà d'actualité : la norme actuelle des technologies de cryptage pour le trafic et le stockage des données peut être compromise par les ordinateurs quantiques en peu de temps. Si les cybercriminels utilisent la puissance de calcul des ordinateurs quantiques avec l'intelligence artificielle, cela crée un risque potentiel énorme pour les organisations. Pourquoi ? Contrairement aux ordinateurs traditionnels, qui stockent les informations sous forme de bits tels que 0 ou 1, les ordinateurs quantiques fonctionnent avec ce que l'on appelle des qubits, qui peuvent se trouver dans une superposition d'états multiples.
Cette superposition permet d'effectuer simultanément de nombreuses opérations de calcul, ce qui augmente considérablement l'efficacité pour la résolution de certains problèmes complexes. Ce principe peut également être utilisé pour des attaques par force brute sur des paquets de données cryptées. En outre, les ordinateurs quantiques utilisent également l'« enchevêtrement quantique, » dans lequel les qubits sont liés les uns aux autres par des processus spéciaux, indépendamment de leur position spatiale. Ces propriétés permettent aux ordinateurs quantiques de traiter un nombre exponentiel d'états en parallèle et de générer des résultats en peu de temps, ce qui n'est pas possible avec les ordinateurs numériques binaires.
Il est donc conseillé aux entreprises de s'appuyer sur la cryptographie post-quantique, qui utilise des technologies spéciales qui ne peuvent pas être déchiffrées, même par des ordinateurs quantiques.
On se demande souvent pourquoi on fait tant de bruit autour du cryptage, alors que les ordinateurs quantiques ne sont pas encore très disponibles. Selon le concept « harvest now, decrypt later » ou « store now, decrypt later » les attaquants peuvent déjà intercepter et stocker des données cryptées aujourd'hui, en attendant que de puissants ordinateurs quantiques soient développés dans un avenir proche pour les décrypter. À ce moment-là, les données sensibles des entreprises auront souvent encore de la valeur.
Les attaquants s'appuient donc sur un large éventail de vols de données aujourd'hui, même s'ils ne sont pas encore en mesure de décrypter le matériel, parce qu'ils supposent que la situation changera bientôt ! C'est pourquoi les entreprises actives dans des secteurs critiques, quelle que soit leur taille, devraient rapidement s'intéresser au monde des ordinateurs quantiques.
Les ordinateurs quantiques ont besoin de conditions cadres optimales
À l'avenir, les entreprises pourront confier à des ordinateurs quantiques des tâches nouvellement formulées, découvrant ainsi le potentiel inimaginable de ces machines haute performance, en plus des économies réalisées. Les calculs météorologiques et climatiques combinés à l'intelligence artificielle constituent un domaine d'application clé, notamment pour prévenir les aléas climatiques. Cependant, les clients finaux ne sont pas les seuls à bénéficier de ces bienfaits. En raison de leur complexité et de leur sensibilité, la plupart des ordinateurs quantiques sont utilisés dans de grands centres de données, où la qualité du câblage et les caractéristiques de l'espace physique, la protection contre les vibrations et les interférences électromagnétiques jouent un rôle important.
En outre, les fibres optiques sont un facteur important pour la connexion et l'interconnexion des ordinateurs quantiques. Une infrastructure de données active et passive adaptée, la conception de centres de données avec un alignement spécial des compartiments appropriés et la mise en réseau d'un système complexe d'ordinateurs quantiques sont des étapes importantes pour une intégration réussie. Là encore, les entreprises devraient déjà planifier la manière d'aborder ce sujet.
Matthias Reidans déclare : « Il y aura un grand nombre d'installations d'ordinateurs quantiques à l'avenir. Les conditions techniques et économiques ainsi que le cadre organisationnel sont des facteurs essentiels pour le fonctionnement qui doivent être soigneusement évalués. Il peut donc être raisonnable de tenir compte de ces conditions dans son propre centre de données de la manière la plus détaillée et la plus prospective possible. Si les entreprises prévoient une expansion, cela ne devrait pas entraver l'utilisation éventuelle d'ordinateurs quantiques. » Les entreprises spécialisées dans les infrastructures de centres de données travaillant en parallèle avec des ordinateurs quantiques peuvent apporter leur aide à cet égard.
Au début de l'ère des ordinateurs quantiques en Europe et dans le monde, l'investissement dans les ressources humaines et la sensibilisation à ce changement capital constituent la première étape. Le « changement de paradigme vers le quantique » a déjà commencé. L'invention la plus marquante de l'humanité depuis la roue et la maîtrise du feu, comme l'ont prophétisé certains initiés, a atteint ses premières étapes. Notre voyage dans l'ère quantique est sur le point de commencer.
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