Par Jeremy Cook
Vous en avez entendu parler. L'informatique quantique fournira l'ordinateur qui rendra obsolètes tous les ordinateurs précédents, guérira les maladies et mettra fin au cryptage. Devons-nous être ravis ou terrifiés ? Cet article présente les bases de cette technologie stupéfiante, ses applications pratiques, ses limites et la manière dont elle pourrait compromettre l'avenir de la sécurité de l'information.
Qu'est-ce que l'informatique quantique ?
Telle que définie par IBM, l'informatique quantique « est une technologie émergente qui exploite les lois de la mécanique quantique pour résoudre des problèmes trop complexes pour les ordinateurs classiques ». Alors que la technologie informatique classique (c'est-à-dire à base de transistor) repose sur des 1 et des 0 pour la prise de décision, les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques ou « qubits » comme unité d'information de base. Chaque qubit peut gérer bien plus d'informations que la dichotomie marche/arrêt d'un transistor. Les qubits interagissent entre eux par le biais d'un processus connu sous le nom d'enchevêtrement, ce qui permet aux ordinateurs quantiques de devenir exponentiellement plus puissants avec l'ajout de chaque qubit supplémentaire.
Selon ce comportement exponentiel, considérons qu'un dispositif informatique composé de 20 bits à base de transistors (1s/0s) est 20 fois plus performant qu'un bit seul (relativement minuscule sur le plan informatique), tandis que 20 bits quantiques seraient 2^20 (ou environ 1 million) fois plus performants qu'un seul qubit. En d'autres termes, dix qubits intriqués équivalent à 16 000 bits traditionnels, tandis que 500 qubits intriqués peuvent stocker plus de valeurs qu'il n'y a d'atomes dans l'univers connu.
Comprendre véritablement cette technologie est une tâche stupéfiante. Néanmoins, forts de cette brève introduction, examinons les applications et les implications potentielles de l'informatique quantique.
Applications de l'informatique quantique
Dans les années 1980, le physicien Richard Feynman a eu l'idée d'utiliser le traitement quantique pour modéliser la physique quantique, donnant ainsi naissance au concept d'ordinateur quantique et à sa première application théorique. Il s'avère que l'informatique quantique, qui utilise des qubits intriqués, est un outil fantastique pour les calculs mathématiques répétitifs, permettant à ce nouveau paradigme informatique d'obtenir (ou peut-être de positionner la manivelle à tous les points simultanément) des réponses à des problèmes qui auraient été autrement insolubles.
Les applications pratiques potentielles de l'informatique quantique incluent la cryptographie (explorée plus en détail dans la section suivante) et la recherche de réponses à des dilemmes médicaux qui étaient jusqu'à présent difficiles ou impossibles à résoudre. Considérez la configuration informatique distribuée Folding at Home utilisée au plus fort de la COVID-19, où des ressources massives ont été mobilisées pour aider à développer de nouveaux traitements. Un ordinateur quantique pourrait faire rapidement de tels calculs s'il était appliqué avec succès à une telle tâche.
Les ordinateurs quantiques peuvent également être utilisés pour analyser d'énormes ensembles de données génomiques, aidant ainsi les médecins à personnaliser les plans de traitement pour diverses maladies.
Bien entendu, comme pour toute nouvelle technologie, une fois que l'on dispose du proverbial marteau, les gens ne tardent pas à trouver d'autres choses à clouer. L'une des limites de l'informatique quantique aujourd'hui est que l'informatique classique dispose de plusieurs décennies de connaissances et d'outils logiciels pour créer des solutions aux problèmes x, y et z. Nos connaissances et nos outils collectifs en matière d'informatique quantique sont beaucoup plus limités, ce qui signifie que si des applications sont possibles, leur réalisation (et leur fiabilité - les erreurs restent un problème) est un défi.
Parallèlement, les progrès de l'IA, potentiellement associée à l'informatique quantique, peuvent nous aider à surmonter ces obstacles à la programmation. L'informatique quantique n'est pas une technologie lointaine comme la fusion. C'est une technologie qui fonctionne actuellement. Vous pouvez même interagir avec un ordinateur quantique via le service rent-a-quantum d'IBM. Il s'agit d'une solution de cloud computing quantique analogue aux ordinateurs centraux d'autrefois (c'est-à-dire une solution de cloud quantique, où votre ordinateur à transistors interagit avec un centre quantique central, renvoyant les résultats tels qu'ils ont été produits).
Sécurité quantique
Il faudrait des milliards d'années pour casser un cryptage fort (de 256 bits, par exemple) en utilisant la technologie informatique la plus avancée d'aujourd'hui. Cependant, l'informatique quantique, si elle est correctement configurée pour cette tâche, pourrait briser ce cryptage dans un délai beaucoup plus court, dévalorisant ainsi les procédures de sécurité actuelles. Faites passer un fichier crypté par un algorithme quantique, et les secrets qu'il contient seront déchiffrés et facilement accessibles.
Ce problème est plus répandu que, par exemple, le piratage des documents secrets d'un espion. Le trafic sur le Web est normalement sécurisé par un cryptage à clé publique, qui permet à votre ordinateur et à un serveur d'envoyer des informations dans les deux sens sans que d'autres personnes puissent les écouter. Si vous brisez le cryptage, toutes ces informations - informations bancaires, dossiers médicaux, photos de votre chat - peuvent être consultées. L'infrastructure sous-jacente du Web pourrait devenir nettement moins sûre.
l faut également tenir compte du fait que les données stockées aujourd'hui pourraient être décryptées ultérieurement. Cela donne lieu à une attaque théorique Harvest Now, Decrypt Later, dans laquelle les données sont simplement interceptées et stockées jusqu'à ce qu'elles puissent être piratées. Les acteurs étatiques qui mettent en place une telle sécurité peuvent recevoir des informations sur des systèmes d'armes vieux de 20 ans et des espions à la retraite, ou bien la technologie de décryptage pourrait arriver beaucoup plus tôt, voire être disponible (et secrète) dès à présent.
La bonne nouvelle (heureusement), c'est que des organisations travaillent sur des algorithmes cryptographiques résistants aux méthodologies de décryptage de l'informatique quantique. Cela ne résout pas le problème des données cryptées qui ont déjà été interceptées et stockées de manière néfaste pour une utilisation ultérieure, mais vous pouvez au moins atténuer ce problème potentiel à l'avenir. Bien entendu, à mesure que nous établissons des protocoles de cryptage de cybersécurité quantique, il faut se demander s'ils sont protégés contre toute éventualité. Peut-être que la crypto-agilité, et le fait de ne jamais être satisfait de son niveau actuel de protection, devrait être le thème principal de toute opération sécurisée.
L'avenir de l'informatique quantique : le meilleur des mondes que nous finirons par comprendre un jour ?
L'informatique quantique peut déconcerter même les ingénieurs les plus expérimentés. Sans parler de la téléportation quantique, qui permet de partager des informations entre deux qubits intriqués sur plusieurs kilomètres (ce qui, malheureusement, ne signifie pas des communications plus rapides que la lumière). Le concept peut sembler mystique.
La courbe d'apprentissage nécessaire pour acquérir une compréhension fondamentale de cette technologie représente un énorme obstacle à l'utilisation généralisée de l'informatique quantique. Par ailleurs, comme mentionné dans un article du Wall Street Journal d'octobre 2023, n'oublions pas que la machine à vapeur a été inventée bien avant que l'on ne comprenne la thermodynamique. Ce n'est qu'un siècle plus tard qu'elle a été appliquée à une locomotive.
L'informatique quantique, ou la combinaison de l'IA et de l'informatique quantique, pourrait-elle suivre une voie similaire, peut-être en utilisant ses outils informatiques à des fins d'amélioration continue ou pour nous éduquer, nous simples humains ? Ou peut-être que ces calculs continueront à s'améliorer au-delà de ce que nous pouvons raisonnablement imaginer. Un tel avenir pourrait être fantastique ou dystopique, selon le futur de science-fiction auquel on choisit de croire.
Voir les produits connexes
Voir les produits connexes
