The promise of quantum computers | Matt Langione

Transcriber:

Traducteur: Claire Ghyselen Relecteur: eric vautier

Quels seront les plus grands défis du 21e siècle ?

Aujourd’hui, on pourrait penser au climat, à la santé, aux inégalités,

What will the biggest challenges of the 21st century turn out to be?

mais en vérité, nous ignorons la réponse.

Ce que nous savons,

Today, one might guess climate change, public health, inequality,

c’est que les supercalculateurs feront partie de la solution.

but the truth is we don't yet know.

Pendant près de cent ans,

notre dépendance aux ordinateurs à haute performance

What we do know

is that supercomputing will have to be part of the solution.

face à nos défis les plus urgents

n’a cessé de grandir,

For nearly a hundred years,

du décryptage du code des Nazis au séquençage du génome humain.

our reliance on high-performance computers

in the face of our most urgent challenges

Le nombre de processeurs a augmenté

pour satisfaire des exigences toujours plus critiques et complexes.

has grown and grown,

from cracking Nazi codes to sequencing the human genome.

Ils sont devenus plus petits, plus rapides et meilleurs, année après année,

Computer processors have risen to meet increasingly critical and complex demands

comme par magie.

Mais il y a un problème.

by getting smaller, faster and better year after year,

Alors que notre dépendance informatique croît plus vite que jamais,

as if by magic.

l’évolution de la puissance des ordinateurs

But there's a problem.

At the very moment that our reliance on computers is growing faster than ever,

est au point mort.

La magie est épuisée.

Le moment n’aurait pas pu être pire.

progress in compute power

Nous en parlons peu mais malgré tout ce que nous avons accompli,

is coming to a standstill.

The magic is just about spent.

il reste un nombre étonnant de choses dont les ordinateurs sont incapables,

The timing couldn't be worse.

We rarely talk about it, but for all that we've accomplished with computers,

au grand dam des entreprises et de la société.

there remain a startling number of things that computers still can't do,

Par exemple, le rêve de développement numérique de médicaments

doit encore devenir réalité, près de 50 ans après sa conception.

at a great cost to business and society.

The dream of near-instant computational drug design, for instance,

Cela n’a jamais été aussi clair,

alors que le monde est dans un état d’isolation et de paralysie,

has yet to come to fruition, nearly 50 years after it was first conceived.

en attente d’un vaccin contre le COVID-19.

Never has that been clearer than now,

Mais la recherche pharmaceutique n’est qu’un des domaines de recherche freinés -

as the world sits in a state of isolation and paralysis,

as we await a vaccine for COVID-19.

et dans certains cas, bloqués -

par l’insuffisance des ordinateurs, même les plus ultra-rapides d’aujourd’hui,

But drug discovery is just one area in which researchers are beset --

ce qui pose de grandes contraintes dans certains domaines,

and in some cases, blocked entirely --

comme le changement climatique,

by the inadequacy of even today's fastest supercomputers,

et dans la création de valeur

dans des domaines comme la finance ou de la logistique.

putting great constraints in areas like climate change,

Dans le passé,

on pouvait compter sur des ordinateurs qui s’amélioraient et allaient plus vite,

and in value creation in areas like finance and logistics.

alors que leurs composants devenaient de plus en plus petits chaque année.

In the past,

Mais plus maintenant.

we could rely on supercomputers simply getting better and faster,

Maintenant, nous sommes confrontés à une forte limite physique.

as parts got smaller and smaller every year,

Les transistors sont devenus si minuscules

qu’ils approchent la taille d’un atome.

but no longer.

For now, we're drawing up against a hard physical limit.

Une telle situation nous invite naturellement à nous poser une question

Transistors have become so minuscule

et j’ai passé ces dernières années

that they're fast approaching the size of an atom.

à encourager les chefs d’entreprise et législateurs à y réfléchir :

Such a state of affairs invites a natural follow-up question,

si les super ordinateurs traditionnels ne font pas le poids,

and it's one that I've spent the last several years

quelle technologie émergera

encouraging business leaders and policy makers to address:

pour nous armer face aux défis du 21e siècle ?

If not traditional supercomputers,

Réponse : le calcul quantique.

what technology will emerge

Les ordinateurs quantiques comme celui-ci

to arm us against the challenges of the 21st century?

promettent de dépasser la limite atomique

en exploitant les propriétés physiques subatomiques

Enter quantum computing.

Quantum computers like this one

encore inconnues des hommes il y a cent ans.

promise to address the atomic limitation

Comment cela marche-t-il ?

Le calcul quantique permet de se libérer de deux contraintes majeures

by exploiting subatomic physical properties

that weren't even known to man a hundred years ago.

du calcul classique avec les semi-conducteurs.

Les ordinateurs classiques sont déterministes :

How does it work?

Quantum computing enables a departure from two major constraints

tout est soit oui, soit non, éteint ou allumé, rien entre les deux.

of classical semiconductor computing.

Ils opèrent également en série : ils ne font qu’une chose à la fois.

Classical computers operate deterministically:

everything is either yes or no, on or off, with no in between.

Les ordinateurs quantiques opèrent par probabilités, et, le plus important,

They also operate serially; they can only do one thing at a time.

ils opèrent simultanément, grâce à trois propriétés :

Quantum computers operate probabilistically, and most importantly,

la superposition, l’intrication et les interférences,

they operate simultaneously, thanks to three properties --

ce qui leur permet d’explorer beaucoup de possibilités à la fois.

Pour illustrer ce fonctionnement,

imaginez qu’un ordinateur cherche à résoudre un labyrinthe.

superposition, entanglement and interference --

which allow them to explore many possibilities at once.

L’ordinateur classique le fera en explorant tous les chemins possibles

To illustrate how this works, imagine a computer is trying to solve a maze.

de façon séquentielle.

S’il trouve un obstacle sur le premier chemin,

il écartera simplement cette solution,

The classical computer would do so by exhausting every potential pathway

reviendra à sa position originale

et tentera le chemin logique suivant,

in a sequence.

If it came across a roadblock on the first path,

et ainsi de suite, jusqu’à trouver la bonne solution.

it would simply rule that out as a solution,

Un ordinateur quantique teste chaque possibilité

revert to its original position

and try the next logical path,

and so on and so forth until it found the right solution.

en même temps,

résolvant, dans les faits, le labyrinthe en un seul et unique essai.

A quantum computer could test every single pathway

at the same time,

Ainsi,

de nombreux problèmes complexes ont les caractéristiques du labyrinthe,

in effect, solving the maze in only a single try.

en particulier les problèmes de simulation et d’optimisation.

As it happens,

Leur résolution serait accélérée de façon exponentielle

many complex problems are characterized by this mazelike quality,

par un ordinateur quantique.

especially simulation and optimization problems,

Mais faut-il accorder tant de valeur à cette accélération dite quantique ?

some of which can be solved exponentially faster

with a quantum computer.

Pour croire que nous avons besoin d’ordinateurs super rapides,

But is there really value to this so-called quantum speedup?

nous avons d’abord besoin de croire

que nos problèmes sont effectivement informatiques par nature.

In order to believe that we need faster supercomputers,

Il s’avère que beaucoup le sont, au moins en partie.

we need to first believe that our problems are indeed computational in nature.

Par exemple, regardons la production des engrais,

l’un des problèmes majeurs de la science du changement climatique.

It turns out that many are, at least in part.

La majorité des engrais est aujourd’hui produite

For an example, let’s turn to fertilizer production,

par la fusion d’azote et d’hydrogène, pour faire de l’ammonium,

one of the hallmark problems in the science of climate change.

qui est le principe actif.

The way most fertilizer is produced today

Le procédé fonctionne,

mais seulement à un coût très élevé pour les entreprises,

is by fusing nitrogen and hydrogen to make ammonia,

which is the active ingredient.

qui dépensent 100 à 300 milliards chaque année,

The process works,

et pour l’environnement :

but only at a severe, a severe cost

3 à 5 % du gaz naturel mondial

to businesses, who spend 100 to 300 billion every year,

est utilisé pour la synthèse d’engrais,

and to the environment:

chaque année.

three to five percent of the world's natural gas

Pourquoi les scientifiques ont-ils échoué à développer

un procédé plus efficace ?

is expended on fertilizer synthesis

La raison, c’est que pour faire cela,

every single year.

So why have scientists failed to develop a more efficient process?

ils auraient besoin de simuler des échanges moléculaires labyrinthiques,

qui composent le champ électrostatique du catalyseur clé, la nitrogénase.

The reason is that in order to do so,

they would need to simulate the mazelike molecular interactions

Les scientifiques savent comment faire cela aujourd’hui,

that make up the electrostatic field of the key catalyst, nitrogenase.

mais cela prendrait 800 000 ans au plus rapide super-ordinateur du monde.

Scientists actually know how to do that today,

Avec un ordinateur quantique complet,

but it would take 800,000 years on the world's fastest supercomputer.

moins de 24 heures.

Reprenons l’exemple de la recherche pharmaceutique,

un procédé que la COVID-19 a exposé aux yeux de beaucoup d’entre nous

With a full-scale quantum computer,

less than 24 hours.

pour la toute première fois.

For another example, let's return to drug discovery,

Concevoir un vaccin contre une maladie infectieuse comme la COVID-19,

a process COVID-19 has brought into sharp focus for most of us

depuis l’identification du premier patient contaminé

for the very first time.

Designing a vaccine for an infectious disease like COVID-19,

jusqu’aux tests de millions de candidats catalyseurs ou inhibiteurs,

est un procédé qui prend généralement dix ans par médicament, voire davantage,

from identifying the drivers of the disease,

to screening millions of candidate activators and inhibitors,

où 90% de ces médicaments candidats ne passent pas les tests cliniques.

is a process that typically takes 10 or more years per drug,

L’industrie pharmaceutique dépense entre 2 et 3 milliards de dollars

par médicament approuvé.

90 percent of which fail to pass clinical trials.

Mais les coûts sociaux des retards et des échecs sont beaucoup plus élevés.

The cost to pharmaceutical companies is two to three billion dollars

Plus de 8 millions de personnes meurent chaque année de maladies infectieuses.

per approved drug.

But the social costs of delays and failures are much, much higher.

C’est 15 fois plus que le nombre de morts au cours des six premiers mois

More than eight million people die every year of infectious diseases.

de la pandémie de coronavirus.

Pourquoi la création informatique de médicaments a-t-elle échoué ?

That's 15 times as many people as died during the first six months

Encore, le problème vient des limites de nos ressources informatiques,

of the coronavirus pandemic.

du moins en partie.

So why has computational drug design failed to live up to expectations?

Si identifier le parcours d’une maladie dans le corps est comme un verrou,

Again, it's a matter of limited computational resources, at least in part.

créer un médicament nous demande d’explorer un espace chimique massif,

If identifying a disease pathway in the body is like a lock,

un véritable labyrinthe de structures moléculaires,

designing a drug requires searching through a massive chemical space,

pour trouver le bon composé,

en d’autres mots, pour trouver la clé qui rentre dans la serrure.

effectively a maze of molecular structures,

Le problème, c’est que tracer l’entièreté du morceau pertinent de l’espace chimique

to find the right compound,

to find a key, in other words, that fits the lock.

et le convertir en une base de données accessible pour créer un médicament

The problem is that tracing the entire relevant span of chemical space

prendrait 5 billions de billion de billion de billion d’années

and converting it into a searchable database for drug design

pour le plus rapide super-ordinateur du monde.

would take 5 trillion trillion, trillion, trillion years

Sur un ordinateur quantique, un peu plus d’une demi-heure.

Mais le calcul quantique n’est pas seulement un triomphe de laboratoire.

on the world's fastest supercomputer.

Le flot du progrès et des industries de toutes sortes

On a quantum computer, a little more than a half hour.

est actuellement bloqué

But quantum computing is not just about triumphs in the lab.

par des contraintes informatiques impalpables et insolubles

The flow of progress and industries of all kinds is currently blocked

qui ont un réel impact sur les entreprises et la société.

Même si l’exemple peut paraître impromptu, regardons les banques.

by discreet, but intractable computational constraints

Et si les banques pouvaient prêter plus librement

that have a real impact on business and society.

aux individus, aux entrepreneurs et aux entreprises ?

For what may seem an unlikely example, let's turn to banks.

L’un des retards clés, aujourd’hui, vient des banques

What if banks were able to lend more freely

qui gardent 10 à 15 % des actifs comme réserves de liquidités,

to individuals, entrepreneurs and businesses?

en partie parce que leurs ordinateurs contraignent les simulations de risque.

One of the key holdups today

is that banks keep 10 to 15 percent of assets in cash reserves,

Ils ne peuvent pas expliquer les risques du marché mondial,

in part, because their risk simulations are compute constrained.

qui sont rares

mais sévères et imprévisibles.

Les cygnes noirs, par exemple.

They can’t account for global or whole-market risks that are rare

Dix à quinze pourcents, c’est vraiment beaucoup d’argent.

but severe and unpredictable.

Ramené à chaque pourcent de réduction en réserves de liquidités,

Black swan events, for example.

Now, 10 to 15 percent is a whole lot of money.

cela mènerait à mille milliards de dollars de capital pouvant être investis.

When you consider that for every one-percent reduction in cash reserves,

Ce que cela veut dire, c’est que si les banques devenaient assez à l’aise

it would lead to an extra trillion dollars of investible capital.

avec des simulations quantiques du risque

pour réduire leurs actifs, disons, de 5 à 10 %,

What this means is that if banks ultimately became comfortable enough

l’effet ressemblerait à un stimulus du niveau de la COVID-19

with quantum-powered risk simulations

pour les individus et les entreprises

to reduce cash reserves to, say, five to 10 percent of assets,

chaque année.

the effect would be like a COVID-19-level stimulus

Le pouvoir significatif du calcul quantique étant clair,

for individuals and businesses

la question devient alors : combien de temps faut-il attendre ?

every single year.

Once the transformative power of quantum computing is clear,

Les chercheurs sont prudents

quand on leur demande un calendrier de l’essor quantique.

the question then becomes: Well, how long must we wait?

À juste titre... Il reste un bon nombre d’obstacles critiques à franchir,

Researchers are cautious when asked about the timeline to quantum advantage.

et pas simplement des défis d’ingénierie,

mais des questions scientifiques fondamentales

Rightly so -- there remain a number of critical hurdles to overcome,

sur la nature de la mécanique quantique.

and not just engineering challenges,

Par conséquent, une, deux, peut-être trois décennies

but fundamental scientific questions about the nature of quantum mechanics.

pourraient passer avant la maturité des ordinateurs quantiques.

J’ai parlé avec certains cadres qui ont conclu, sur ce principe,

As a result, it may be one, two, even three decades

qu’ils pouvaient encore attendre,

before quantum computers fully mature.

qu’ils pouvaient reporter leur investissement.

Je pense que c’est une véritable erreur,

Some executives that I've spoken with have come to the conclusion on this basis

car, alors que certaines technologies progressent en continu,

that they can afford to wait,

selon les lois de la causalité cumulée,

that they can afford to postpone investing.

I believe this to be a real mistake,

elles sont nombreuses à émerger comme avancée remarquable,

for while some technologies develop steadily,

et en un instant, à mettre par terre toutes les prévisions d’évolution.

according to the laws of cumulative causation,

Le calcul quantique fait partie de ces avancées-là.

many emerge as precipitous breakthroughs,

almost overnight defying any timeline that could be drawn out in advance.

Il a déjà traversé de nombreuses étapes critiques

des décennies avant ce que nous pensions.

Quantum computing is a candidate for just such a breakthrough,

Fin des années 1980, par exemple,

de nombreux chercheurs pensaient que l’unité de base du calcul quantique,

having already reached a number of critical milestones

decades ahead of schedule.

le qubit,

nécessiterait 100 ans pour être développé.

In the late 80s, for example,

many researchers thought that the basic building block of quantum computing,

Mais 10 ans plus tard, on y est !

IBM a 500 qubits sur 29 machines,

the qubit,

would take a hundred years to build.

mises à disposition de leurs clients et des chercheurs.

Ten years later, it arrived.

Now IBM has nearly 500 qubits across 29 machines,

Cela signifie que nous devrions cesser de nous inquiéter

de ne pas voir arriver le calcul quantique suffisamment tôt,

available for client use and research.

et nous soucier de son arrivée précoce,

What this means is that we should worry less

avant que nous ne soyons vraiment prêts à son arrivée.

about quantum computers arriving too late

Le lauréat d’un prix Nobel de physique disait ceci :

and more about them arriving too soon,

« Les ordinateurs quantiques sont aussi éloignés des ordinateurs actuels

before the necessary preparations have been made.

For to quote one Nobel prize winning physicist,

que nos ordinateurs actuels le sont du boulier. »

"Quantum computers are more different from current computers

L’intégration nécessaire prendra du temps.

than current computers are

Accueillir les bons talents prend du temps.

from the abacus."

Plus crucialement,

It'll take time to make the necessary workflow integrations.

cela prendra du temps, ainsi qu’une vision et de l’imagination,

It'll take time to onboard the right talent.

pour identifier et évaluer les problèmes critiques

Most importantly,

it'll take time, not to mention vision and imagination,

dont on devrait nourrir les ordinateurs quantiques dans l’entreprise.

Les États investissent déjà énormément dans les technologies quantiques -

to identify and scope high-value problems

15 milliards de dollars pour la Chine, l’Europe et les États-Unis,

for quantum computers to tackle for your business.

Governments are already investing heavily in quantum technologies --

et le capital-risque suit.

Mais pour accélérer l’innovation,

15 billion dollars among China, Europe and the US.

on a besoin d’investissement pour développer des cas concrets,

And VCs are following suit.

engager des talents

But what's needed now to accelerate innovation

et expérimenter dans la vraie vie les ordinateurs quantiques

is business investment in developing use cases,

à disposition aujourd’hui.

Dans notre monde,

in onboarding talent

la demande d’innovation ne peut être reportée à demain.

and on experimenting with real quantum computers

Les dirigeants doivent agir maintenant,

that are available today.

sans quoi l’évolution des processeurs qui a nourri l’innovation pendant 70 ans

In a world such as ours,

the demands of innovation can't be put off for another day.

risque bien de s’arrêter net.

Leaders must act now,

La course vers une ère de magie et de super-ordinateurs est lancée.

for the processor speedups that have driven innovation for nearly 70 years

Nous ne pouvons pas nous permettre de la perdre.

are set to stop dead in their tracks.

The race toward a new age of magic and supercomputing is already underway.

Les ordinateurs quantiques sont en pole position.

It's one we can't afford to lose.

Merci.

Quantum computers are in pole position. They're the car to beat.

Thank you.