Le groupe SNCF veut mettre l’informatique quantique au service de la ville du futur
Afin d’anticiper les besoins en calcul informatique des villes du futur, le groupe SNCF travaille dès aujourd’hui sur les technologies quantiques.
Publié le
Par La Redaction
Apparues il y a près d’un siècle, dans les années 30, l’informatique et la physique quantique sont longtemps restées deux disciplines distinctes.
Comme l’avait anticipé Gordon Moore, le co-fondateur d’Intel dès les années 70, l’informatique traditionnelle a vu sa puissance de calcul doubler tous les 18 mois grâce à la miniaturisation des transistors dans des microprocesseurs, dont les plus puissants sont désormais capables de réaliser des dizaines de milliards d’opération par seconde.
Un nouveau paradigme informatique
Mais avec des transistors dont la finesse de gravure atteint le nanomètre et la taille de certains atomes, de plus en plus de chercheurs proposent un changement de paradigme au profit d’une informatique « quantique », où des « Qubits » remplaceraient les bits binaires de l’informatique actuelle.
Avec la superposition quantique, les opérations ne seraient plus basées sur la manipulation de bits, dans un état 1 ou 0, mais sur la manipulation de qubits, qui peuvent se trouver dans une superposition d’états 1 et 0, pour assurer une sorte de parallélisme du calcul. Si nous parvenons à faire sauter les différents verrous technologiques, nous pourrions disposer d’une puissance de calcul à la croissance exponentielle, et non pas factorielle comme aujourd’hui.
Depuis 2020, le groupe SNCF a lancé une thèse CIFRE (Convention industrielle de formation par la recherche) avec le LIRMM (Laboratoire d’informatique, de robotique et de microélectronique de Montpellier) afin d’explorer l’application de la technologie quantique aux problèmes d’optimisation du ferroviaire, et a tissé les liens avec plusieurs autres grandes entreprises françaises souhaitant anticiper l’émergence de cette nouvelle informatique et identifier les applications qui auraient besoin d’une telle puissance de calcul, notamment via le Hub Quantique du CEA (Commissariat à l’énergie atomique).
Le premier enseignement, c’est que l’informatique quantique n’est pas encore arrivée à maturité. Mais nous pensons que l’avantage quantique pourrait s’observer avant 2030, avec les premières applications industrielles dès 2040. Il faut donc s’y préparer dès maintenant.
De nombreuses applications possibles
Parmi les premiers usages, les chercheurs citent par exemple l’algorithme de Shor, un algorithme quantique conçu par Peter Shor en 1994, et dont l’implémentation dans un calculateur quantique pourrait casser les systèmes de chiffrement à clé publique les plus puissants tels que le RSA.
Les algorithmes de l’informatique quantique pourraient également être utilisés pour des problèmes d’optimisation, voire du machine learning, afin de faciliter l’apprentissage de l’intelligence artificielle, notamment dans les domaines de la vision, la prédiction de la demande, ou encore l’amélioration de la gestion des aléas.
Aujourd’hui, nous ne disposons pas de la puissance de calcul suffisante pour anticiper tous les paramètres de ces futurs modèles, ce qui nous oblige à les découper en modèles plus petits. Avec l’informatique quantique, nous allons non seulement pouvoir bénéficier d’une vue d’ensemble, mais également concevoir des plans de transport dynamiques, qui intègrent par exemple des facteurs environnementaux ou des données en temps réel, afin de mieux répondre aux besoins voyageurs.
Cyber Sécurité, Intelligence Artificielle, Aide à la décision… les champs d’applications sont potentiellement illimités pour le groupe SNCF, présent dans les secteurs du transport, de l’énergie ou des télécoms, mais qui se doit d’anticiper dès aujourd’hui les besoins de demain des futures villes intelligentes.
Le chat de Schrödinger
Le chat de Schrödinger est une expérience de pensée imaginée en 1935 par le physicien Erwin Schrödinger afin de mettre en évidence des lacunes supposées de l’interprétation de Copenhague de la physique quantique, et particulièrement mettre en évidence le problème de la mesure.
Dans cette expérience théorique, un chat est enfermé dans une boîte avec un flacon de gaz mortel et une source radioactive. Si un compteur Geiger détecte un certain seuil de radiations, le flacon est brisé et le chat meurt. Selon l’interprétation de Copenhague, le chat est à la fois vivant et mort. Ce n’est qu’en ouvrant la boite (c’est-à-dire en effectuant une observation) que le chat passe de cette superposition d’états à un seul état : soit mort, soit vivant.
