Premières expériences d’informatique quantique réussies au Cyber Defence Campus
Le Cyber-Defence (CYD) Campus d'armasuisse Science et technologies effectue actuellement des tests en informatique quantique. L'objectif de ce projet est d'implémenter l'algorithme dit de Shor à l'aide de code open source. Le CYD Campus entend évaluer les progrès actuels des ordinateurs quantiques, notamment en ce qui concerne leur capacité à décrypter les systèmes de chiffrement actuels.
Andrea Thäler, domaine spécialisé Cybersécurité et Data Science, domaine de compétences armasuisse Science et technologies
Les ordinateurs quantiques sont à la pointe de l'innovation technologique, mais leur application pratique reste inconnue. À l'heure actuelle, la plupart de ces machines n'existent qu'à l'état de prototypes expérimentaux, ne disposant pas de toute la puissance de calcul nécessaire pour atteindre des capacités véritablement révolutionnaires. Dans le monde de la cybersécurité, on attend le «Q-Day», c'est-à-dire le jour où l’on construira un ordinateur quantique capable de briser complètement les protocoles de chiffrement qui régissent internet.
Les progrès actuels du CYD Campus
Dr. Julian Jang-Jaccard, Evgueni Rousselot, Dr. Alain Mermoud et Dr. Vincent Lenders ont évalué la capacité de l'algorithme de Shor sur plusieurs ordinateurs quantiques de pointe afin de comprendre les progrès de cet algorithme quantique important. Une mesure clé de la capacité de l'algorithme est sa capacité à factoriser de grands nombres. Nos progrès actuels montrent que l'implémentation de Shor n'en est encore qu'à ses débuts, les capacités actuelles des machines quantiques ne permettant de factoriser que de très petits nombres (tels que N=15 et 21), et encore, avec diverses contraintes. La factorisation de nombres de 2048 bits reste un objectif lointain.
Évaluation de l'infrastructure quantique
Un aspect essentiel de notre projet CYD campus consiste à évaluer l'infrastructure existante en matière d'informatique quantique. En collaborant avec cinq entreprises d'informatique quantique et en utilisant trois fournisseurs de services en nuage, nous fournissons des informations précieuses sur l'état actuel du domaine. Cette évaluation contribue non seulement à nos recherches, mais offre également des avantages stratégiques au secteur militaire en éclairant les décisions d'investissement et les collaborations futures avec l'industrie et le monde universitaire.
À l'avenir, nous continuerons à nous concentrer sur la validation des résultats et sur la poursuite des expériences sur différentes plates-formes. Ces recherches approfondies enrichiront notre compréhension de l'informatique quantique et nous prépareront à son intégration inévitable dans les paysages technologiques futurs. Le véritable potentiel de l'informatique quantique, bien peu saisissable, deviendra plus clair grâce à diverses applications et à une exploration continue.
Info box sur les ordinateurs quantiques
Les qubits, équivalents quantiques des bits classiques, sont au cœur de la fonctionnalité des ordinateurs quantiques. Alors que les ordinateurs classiques encodent l'information sous forme binaire (0 ou 1), les qubits existent dans une superposition des deux états simultanément. Cette propriété unique permet aux ordinateurs quantiques d'explorer parallèlement plusieurs voies de calcul, une capacité très prometteuse pour résoudre des problèmes complexes.
Pour s'attaquer aux grands problèmes de calcul qu'ils sont censés résoudre, les chercheurs estiment que les ordinateurs quantiques auront probablement besoin d'au moins un million de qubits. Les ordinateurs quantiques que nous connaissons aujourd'hui sont loin d'atteindre ce chiffre. Par exemple, le dernier processeur quantique de Google ne compte que 72 qubits. Le plus grand ordinateur quantique connu au monde, développé par IBM, compte actuellement 1 121 qubits supraconducteurs disposés en nid d'abeille. Faire passer un ordinateur quantique de quelques dizaines ou centaines de qubits à un million de qubits est un énorme défi technologique. En effet, les qubits sont notoirement fragiles. Ils sont constitués de particules subatomiques uniques dans des états quantiques délicats, et il est très difficile de les maintenir stables dans ces états quantiques.
L'attrait des ordinateurs quantiques réside dans leur approche fondamentalement différente de celle des systèmes classiques. Alors que les ordinateurs classiques traitent les informations de manière séquentielle, les ordinateurs quantiques tirent parti de la superposition et de l'intrication pour effectuer des calculs en parallèle. Ce changement de paradigme a de profondes implications, notamment dans le domaine du chiffrement, où les ordinateurs quantiques pourraient potentiellement rendre obsolètes les systèmes de chiffrement existant en décryptant rapidement les données chiffrées.
Cependant, le chemin vers l'exploitation du plein potentiel de l'informatique quantique est semé d'embûches. Des facteurs tels que la chaleur, les signaux électriques, les champs magnétiques et même les rayons cosmiques peuvent perturber les délicats états quantiques des qubits, entraînant des erreurs de calcul. La mise à l'échelle des ordinateurs quantiques pour accueillir les millions de qubits nécessaires à des tâches de calcul importantes amplifie ce défi, car le maintien de la stabilité devient de plus en plus difficile.