Le docteur Frank Wilhelm-Mauch est un physicien influent de l’université de la Sarre en Allemagne. Le gouvernement allemand vient de publier une étude conduite sous la direction de son groupe Quantum and Solid State Theory. Il a également apporté son témoignage au comité Agenda Numérique du Bundestag, la chambre basse du parlement allemand le 6 juin dernier. Dans cet entretien *, il détaille sa vision du calcul quantique pour la prochaine décennie.

Quelle est votre vision du calcul quantique pour les dix prochaines années ?

Le calcul quantique est en train de sortir des starting-blocks de la recherche fondamentale et fait les gros titres de la presse en étant présenté comme une technologie prometteuse et perturbatrice. Dans les dix prochaines années, nous pourrons faire la transition entre une technologie de démonstration et quelque chose qui pourra, au moins dans quelques niches, être vraiment perturbateur.

En fait, nous sommes proches de la singularité d’avoir un ordinateur quantique qui, pour au moins une tâche, dépasse les performances du superordinateur actuel le plus puissant. Les étapes principales, ici, ne sont pas tant d’accroître la taille, mais plutôt de diminuer le taux d’erreur des opérations quantiques pour cette taille. Pour atteindre le potentiel complet des ordinateurs quantiques, nous avons besoin d’une technologie dénommée correction active d’erreur, ce qui prendra probablement plus de dix ans à établir.

Quelles sont les priorités les plus importantes actuellement ?

En ce moment, il est crucial de diminuer les taux d’erreurs car cela va ouvrir la voie à des applications de plus en plus complexes et puissantes. C’est un exercice d’ingénierie important qui va permettre de nouvelles découvertes et de nouvelles applications. Dès que nous aurons des démonstrateurs de calcul quantique de plus en plus grands, nous pourrons aussi engager davantage d’utilisateurs pilotes, afin de développer de nouvelles applications et de clarifier l’accélération quantique réelle par rapport aux ordinateurs classiques.

Quels sont les domaines de recherche en technologies quantiques qui vous intéressent ?

Je suis un physicien théoricien de formation et je travaille sur les ordinateurs quantiques dans la plateforme hardware actuellement en tête, les circuits intégrés supraconducteurs. D’un point de vue pratique, cela signifie que nous essayons de faire converger les applications et la conception du hardware en étant engagés dans les deux mondes. Au stade précoce du calcul quantique où nous sommes actuellement, le hardware est tellement limité qu’une connaissance profonde des deux mondes peut faire la différence.

Quelles sont les applications pratiques du calcul quantique ?

Il y en a quelques-unes où nous sommes certains qu’il y a un avantage quantique. Cela inclut la modélisation des matériaux et des produits chimiques, quelques problèmes en machine learning et en analyse des données. Il est aussi possible d’attaquer l’infrastructure cryptographique actuelle avec des ordinateurs quantiques – ce qui nécessite un ordinateur quantique avec correction d’erreurs très puissant. Le gouvernement allemand vient juste de publier une étude faite sous la direction de mon groupe qui analyse cette possibilité.

Au-delà, il y a une variété d’applications plus larges telles que les optimisations, l’analyse de réseaux et la résolution de grandes équations – des problèmes de calcul qui sont au cœur de beaucoup d’applications de supercalculateurs. Dans ces applications, le degré d’accélération quantique qui peut être atteint n’a pas encore été classifié, ce qui est un sujet de travail prioritaire en ce moment.

Avec qui collaborez-vous ?

Etant physicien dans une université publique, je suis toujours heureux de collaborer. Je fais partie d’un grand réseau européen de formation de doctorants appelé Qusco (Quantum-enhanced Sensing via Quantum Control) et je collabore avec IBM, l’université de Californie du Sud et des groupes à l’université de Wisconsin et à l’université de Syracuse. Je fais également partie de QSA (Quantum Coordination and Support Action), une action de coordination qui est impliquée dans la préparation du programme FET Flagship sur les technologies quantiques de l’Union Européenne.

* Interview réalisée par Alain Chancé