Garder l'Amérique au premier rang dans l'informatique quantique signifie éviter ces cinq grandes erreurs

Mme Tech

Après avoir vu la Chine dépasser son avance en matière d'intelligence artificielle, les États-Unis sont déterminés à conserver la première place mondiale en matière de technologie quantique.

Deux projets de loi distincts déposés au Congrès augmenteraient les dépenses fédérales pour la recherche quantique et encourageraient davantage de partenariats public-privé dans le domaine. Les propositions législatives se concentrent en grande partie sur l'informatique quantique, qui pourrait éventuellement produire des machines qui font ressembler le supercalculateur le plus puissant d'aujourd'hui à un boulier.

Contrairement aux machines conventionnelles, qui traitent les données en bits qui représentent soit 0 ou un , les ordinateurs quantiques exploitent des bits quantiques, ou qubits, qui peuvent représenter les deux valeurs simultanément. Alors que l'ajout de quelques bits supplémentaires à un ordinateur classique fait une différence modeste dans ses capacités, l'ajout de quelques qubits augmente de façon exponentielle la puissance de calcul d'une machine quantique.

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La technologie complexe en est encore à ses balbutiements, mais elle progresse rapidement (voir Les ordinateurs quantiques sérieux sont enfin là. Qu'allons-nous en faire ? ). À l'avenir, la technologie quantique pourrait aider les chercheurs à développer de nouveaux matériaux, à créer de nouvelles molécules pour les médicaments et à produire des capteurs super puissants pour des choses comme l'exploration pétrolière. La technologie a également de grandes implications pour la sécurité nationale : les ordinateurs quantiques pourraient aider à déchiffrer même le cryptage le plus avancé utilisé aujourd'hui, et ils pourraient créer de nouveaux réseaux de communication pratiquement incassables.

C hina appelant

D'autres pays et régions ont déjà annoncé des plans ambitieux pour financer des activités quantiques. L'Union européenne a lancé une initiative pluriannuelle soutenue par un investissement d'environ 1,2 milliard de dollars, et la Chine investit 10 milliards de dollars pour créer un laboratoire national pour les sciences de l'information quantique à Hefei, qui devrait ouvrir ses portes en 2020.

Le financement fédéral pour la recherche quantique en Amérique s'élève déjà à environ 200 à 250 millions de dollars par an. Grâce à ce soutien et aux efforts de grandes entreprises comme IBM et Google, ainsi que de startups telles que Rigetti Computing et IonQ, l'Amérique est en tête dans de nombreux domaines de la technologie quantique, y compris les ordinateurs eux-mêmes (voir Google pense que c'est proche de la 'suprématie quantique'). Voici ce que cela signifie vraiment). Selon Patinformatics, qui suit les familles de brevets ou les groupes de brevets couvrant des inventions spécifiques, l'Amérique en détient 800 en informatique quantique, soit plus de quatre fois plus que la Chine.

Mais la Chine progresse rapidement, notamment dans la communication quantique : elle a déjà fait la démonstration d'un appel vidéo sécurisé quantique entre Pékin et Vienne, à l'aide d'un satellite spécial. Et la cryptographie quantique progresse rapidement : les données de Patinformatics montrent que la Chine a dépassé les États-Unis sur ce type de famille de brevets en 2014. Cela ne signifie pas nécessairement que la technologie du pays est meilleure, mais c'est certainement un signe de la rapidité avec laquelle son expertise évolue.

Chad Rigetti, PDG de Rigetti Computing, qui est un fervent partisan des efforts visant à créer un plan quantique national américain, note qu'en matière d'IA, la Chine a commencé par reproduire bon nombre des mêmes résultats obtenus par des chercheurs américains, puis a utilisé l'expérience pour développer une IA. main-d'œuvre qui produit maintenant beaucoup d'idées novatrices. Rigetti voit le pays progresser rapidement dans son propre domaine également. Je n'ai aucun doute que le même livre de jeu est appliqué dans le domaine quantique, dit-il.

Un doubleur quantique

Les politiciens américains ont travaillé sur la législation avec cette rivalité naissante à l'esprit. Un projet de loi appelé Quantum Computing Research Act, récemment dévoilé par Kamala Harris, une sénatrice démocrate de Californie, obligerait les responsables de la recherche de la Marine et de l'Armée à mettre en place des consortiums de recherche public-privé pour des projets quantiques. Ceux-ci courraient jusqu'en 2024 et recevraient un montant non spécifié de financement gouvernemental.

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Un autre projet de loi est en cours d'élaboration par Lamar Smith, le président républicain du House Committee on Science, Space, and Technology. Le projet de loi sur l'initiative nationale quantique n'a pas encore été publié, mais Smith en a publié les grandes lignes dans un communiqué de presse . Entre autres choses, il autoriserait le département américain de l'énergie à créer un certain nombre de centres de recherche où physiciens, ingénieurs et experts en logiciel pourraient travailler ensemble sur des projets. Il chargerait également le Bureau de la politique scientifique et technologique de la Maison Blanche de créer un groupe chargé de superviser les efforts fédéraux.

En fin de compte, ces projets de loi et toute autre initiative devront être fusionnés dans un plan directeur américain. Voici quelques-unes des erreurs que les décideurs doivent éviter s'ils veulent que ce plan soit un succès :

• Mettre les militaires aux commandes. Le projet de loi de Harris vise à placer le secrétaire à la Défense à la tête d'une initiative quantique, en coordination avec l'OSTP de la Maison Blanche. Cela conduirait presque certainement à une focalisation trop étroite sur des domaines tels que la cryptographie quantique et la communication. Celles-ci sont importantes, mais la technologie quantique promet des avantages beaucoup plus larges, et le plan national devrait en tenir compte. Bien que les communautés militaires et du renseignement devraient avoir beaucoup à dire compte tenu de leur longue expérience de la technologie quantique, elles ne devraient pas dicter la stratégie globale.

• Être trop normatif sur ce qui est financé. La technologie quantique évolue si rapidement que toute initiative nationale doit être flexible : les ressources devront être réaffectées à différents projets à mesure que le domaine évolue. Les plans Harris et Smith laisseront probablement une marge de manœuvre raisonnable pour cela, ce qui est encourageant.

• Sous-investissement dans le développement de la main-d'œuvre. Renforcer la main-d'œuvre quantique américaine devrait être une priorité absolue, car il y a une grande pénurie de talents dans le domaine, et pas seulement pour la construction de machines quantiques. Il est vraiment difficile d'embaucher des développeurs capables de compiler des logiciels à exécuter sur des circuits quantiques, explique Christopher Monroe, professeur à l'Université du Maryland et cofondateur d'IonQ. Selon le communiqué de presse de Smith, son projet de loi autoriserait la National Science Foundation à créer des centres de recherche et des cours pour aider à développer le talent quantique. Le projet de loi Harris ne mentionne pas du tout l'éducation.

• Surinvestir dans tout ce qui est quantique. Un groupe d'universitaires et de cadres, dont Rigetti et Monroe, ont publié un article plus tôt cette année appelant à un budget global de 800 millions de dollars sur une période initiale de cinq ans pour couvrir les efforts de recherche et le développement de la main-d'œuvre. Cela doublerait presque l'investissement fédéral annuel existant dans le domaine.
  
  Ni la facture de Harris ni le communiqué de presse de Smith ne mentionnent des montants précis. Mais un assistant du comité de la Chambre a déclaré que sa réflexion actuelle comprenait 50 millions de dollars par an pour la NSF et 125 millions de dollars par an pour les centres du DoE sur cinq ans, ce qui représenterait environ le nombre recommandé par les universitaires et les chefs d'entreprise. Le plan Smith prévoit 80 millions de dollars supplémentaires par an pour les travaux effectués par l'Institut national des normes et de la technologie sur la normalisation quantique et d'autres questions, portant l'investissement total à près de 1,3 milliard de dollars. Peut-être que le travail du NIST vaut tout cet argent supplémentaire, mais les arguments en sa faveur devraient être examinés de près.
  
  Quels que soient les chiffres finalement choisis, les administrateurs du régime devront s'assurer que l'argent n'est pas trop dispersé et ne subventionne pas le travail que le secteur privé aurait fait de toute façon.

• Confondre l'Amérique d'abord avec l'Amérique seulement. L'Amérique n'a pas le monopole de l'expertise en informatique quantique, il est donc important que tout plan encourage la coopération internationale avec d'autres centres d'excellence, comme le Canada, l'Australie et l'Europe. Il y a également lieu de collaborer avec des chercheurs chinois dans des domaines non sensibles. L'occupant actuel de la Maison-Blanche n'est peut-être pas très attaché à la Chine – ou au Canada (désolé, M. Trudeau) – mais cela ne devrait pas être une raison pour renoncer à la collaboration dans ce domaine vital. L'Amérique a besoin d'un plan national pour l'informatique quantique, mais elle a également besoin d'un état d'esprit mondial pour que cela fonctionne vraiment.
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