Le laboratoire secret où Google teste l'ordinateur le plus puissant du monde dans la course à l'intelligence artificielle quantique

On dirait un immense lustre doré, et il abrite l'endroit le plus froid de l'univers connu.

Ce que je vois, ce n'est pas seulement l'ordinateur le plus puissant du monde, mais une technologie fondamentale pour la sécurité financière, le bitcoin (et les autres cryptomonnaies), les secrets d'État, l' économie mondiale et bien plus encore.

L'informatique quantique détient la clé pour déterminer quelles entreprises et quels pays gagneront et perdront… pour le reste du XXIe siècle.

Devant moi, suspendue à environ un mètre du sol dans un centre Google à Santa Barbara (États-Unis), se trouve Willow. Franchement, ce n'était pas ce à quoi je m'attendais.

Il n'y a ni écrans ni claviers, et encore moins de casques holographiques ou de puces de lecture cérébrale.

Willow est un ensemble de disques circulaires de la taille d'un baril de pétrole, reliés par des centaines de fils de commande noirs qui descendent dans un bain de refroidissement à hélium liquide en bronze.

Le système maintient la puce quantique à un millième de degré au-dessus du zéro absolu, soit une température de -273,15 °C, à laquelle la vibration des atomes et des molécules est paralysée.

L'aspect et l'atmosphère rappellent les années 1980. Mais si le potentiel de l'informatique quantique se concrétise, cette structure métallique remplie de câbles qui se trouve devant moi, ressemblant à une méduse, pourrait transformer le monde de bien des façons.

« Bienvenue dans notre laboratoire d'IA quantique », déclare Hartmut Neven, responsable de l'IA quantique chez Google, alors que nous franchissons la porte de haute sécurité.

Neven est une figure quasi légendaire : à la fois génie de la technologie et passionné de musique électronique. Son style vestimentaire évoque celui d'un skieur se rendant à un festival d'art et de musique comme Burning Man (le célèbre festival annuel qui se tient dans le désert du Nevada, aux États-Unis) – un événement pour lequel, soit dit en passant, il crée des œuvres d'art. Peut-être vient-il vraiment d'un univers parallèle. Nous y reviendrons.

Sa mission est de transformer la physique théorique en ordinateurs quantiques fonctionnels « capables de résoudre des problèmes actuellement insolubles ». Il admet être partial, mais affirme que ces « lustres » sont les plus performants au monde.

Temple secret de la science avancée

Une grande partie de nos échanges porte sur ce que nous ne pouvons pas filmer dans ce laboratoire à accès restreint. Cette technologie stratégique est soumise à des contrôles à l'exportation, au secret et se trouve au cœur d'une course à la suprématie commerciale et économique. Le moindre avantage, qu'il s'agisse de la conception de nouveaux composants ou des entreprises qui s'intègrent aux chaînes d'approvisionnement mondiales, représente un levier stratégique.

Ce temple de la science de pointe dégage une atmosphère typiquement californienne, perceptible dans les couleurs et les œuvres d'art. Chaque ordinateur quantique porte un nom, comme Yakushima ou Mendocino ; tous sont « enveloppés » d'œuvres d'art contemporain, et des fresques murales de style graffiti ornent les murs, illuminés par le soleil intense de l'hiver.

Neven présente Willow, la toute dernière puce quantique de Google, qui a franchi deux étapes importantes. Selon lui, cette puce a mis fin « définitivement » au débat sur la capacité des ordinateurs quantiques à accomplir des tâches impossibles pour les ordinateurs classiques.

Willow a également résolu, en quelques minutes, un problème de référence qui aurait nécessité 10 septillions d'années ; c'est-à-dire plus d'un billion de billions, un nombre se terminant par 25 zéros, une période bien supérieure à l'âge de l'univers.

Ce résultat théorique a récemment été appliqué à l'algorithme Quantum Echoes, impossible à réaliser pour les ordinateurs conventionnels, qui permet d'apprendre la structure des molécules en utilisant la même technologie que celle utilisée dans les appareils d'imagerie par résonance magnétique (IRM).

Neven énumère les façons dont il pense que la puce quantique Willow sera utilisée « pour aider à résoudre bon nombre des problèmes auxquels l'humanité est confrontée aujourd'hui ».

« Cela nous permettra de découvrir des médicaments plus efficacement », dit-il. « Cela contribuera à rendre la production alimentaire plus efficace, à produire de l'énergie, à transporter l'énergie, à stocker l'énergie... et à lutter contre le changement climatique et la faim. »

« Cela nous permet de mieux comprendre la nature et, à partir de là, de percer ses secrets pour construire des technologies qui rendent la vie plus agréable pour nous tous », dit-il.

Certains chercheurs estiment que la véritable intelligence artificielle ne sera pleinement possible qu'avec l'informatique quantique.

Les membres de l'équipe travaillant dans ce laboratoire ont récemment reçu le prix Nobel de physique pour leurs travaux originaux sur les « qubits supraconducteurs », qui constituent la base de la technologie utilisée dans ce laboratoire.

La puce Willow possède 105 qubits. Le projet quantique de Microsoft, quant à lui, en compte huit, mais adopte une approche différente. La course mondiale vise à atteindre le million de qubits pour une « machine à grande échelle », capable d'effectuer des tâches telles que la chimie quantique et le développement de médicaments sans erreur. Cette technologie reste cependant fragile.

Ce qui se passe ici est suivi de près dans le monde entier. Le professeur Peter Knight, président du conseil stratégique du Programme national britannique des technologies quantiques, affirme que Willow a ouvert une nouvelle voie.

« En pratique, toutes ces machines sont encore au stade de prototypes ; elles commettent des erreurs. Elles nécessitent des corrections. Willow a été la première à démontrer qu'il est possible d'effectuer ces corrections, par des cycles répétés de réglages, avec une amélioration progressive », explique-t-il.

Cela place cette technologie sur une trajectoire permettant de réaliser avec précision 1 000 milliards d'opérations, possiblement d'ici sept ou huit ans, au lieu des deux décennies jugées nécessaires auparavant.

Si le premier quart de ce siècle a été marqué par l'essor d'Internet et, plus tard, de l'intelligence artificielle, les 25 prochaines années devraient inaugurer l'ère quantique.

Comment ça marche ?

Imaginez chercher une balle de tennis parmi mille tiroirs fermés à clé. Un ordinateur classique les ouvre un par un. Un ordinateur quantique les ouvre tous simultanément. De même, au lieu d'avoir besoin de cent clés pour ouvrir cent portes en informatique traditionnelle, l'informatique quantique permet de les ouvrir toutes instantanément avec une seule clé.

Ces machines ne seront pas destinées à tout le monde. Elles ne seront pas miniaturisées pour tenir dans des téléphones portables, des lunettes connectées ou des ordinateurs portables. L'essentiel, c'est que la puissance de ces ordinateurs croît de façon exponentielle et que chacun souhaite en bénéficier.

J'ai demandé au PDG de Nvidia, Jensen Huang, si cela représentait une menace pour le modèle économique de l'entreprise, basé sur la fourniture de puces spécialisées pour l'IA. « Non », a-t-il répondu. « À l'avenir, un processeur quantique sera intégré à l'ordinateur. »

L'un des plus grands experts britanniques souligne les enjeux du monde quantique : le pouvoir potentiel de décrypter presque tout, des secrets d'État au bitcoin.

« L'univers des cryptomonnaies tout entier devra également être réévalué en raison de la menace que représente l'informatique quantique », déclare Knight, du Programme national britannique sur les technologies quantiques.

Un partenaire important de Nvidia a déclaré l'année dernière que, même si le bitcoin dispose encore de quelques années de marge de manœuvre, cette technologie devra migrer vers une blockchain plus robuste - un type de base de données décentralisée qui utilise la cryptographie pour enregistrer les transactions - d'ici la fin de la décennie.

Dans le secteur technologique, l'expression « Récolter maintenant, déchiffrer plus tard » est utilisée pour décrire comment les agences étatiques stockent de grands volumes de données chiffrées, internes et externes, en prévoyant que les générations futures pourront y accéder.

Course mondiale

Il y a aussi la course mondiale. L'approche de la Chine est très différente du conflit commercial observé aux États-Unis et dans d'autres pays dits occidentaux.

Selon Knight, du Programme national britannique de technologie quantique, le volume total des ressources consacrées à la technologie quantique en Chine, environ 15 milliards de dollars américains (environ 82,7 milliards de reais), pourrait être équivalent à la somme de tous les autres programmes gouvernementaux dans le monde.

Depuis 2022, la Chine a publié plus d'articles scientifiques sur l'informatique quantique que tout autre pays. Ces efforts sont menés par le physicien pionnier Pan Jianwei et constituent un élément central du 14e plan quinquennal de Pékin.

La Chine a décidé d'empêcher les entreprises technologiques comme Baidu et Alibaba de développer leurs propres recherches en informatique quantique, concentrant ainsi les professionnels et les infrastructures au sein d'une initiative étatique. La stratégie chinoise vise à acquérir un avantage concurrentiel principalement dans les communications quantiques et les satellites.

L'an dernier, Pan a développé et testé l'ordinateur quantique Zuchongzhi 3.0, utilisant une technologie similaire à celle de Willow, mais avec une approche différente, et a affirmé avoir obtenu des résultats comparables. À l'automne, le système a été mis à disposition du public. Cette initiative rappelle le projet Manhattan de la Seconde Guerre mondiale (visant à surpasser l'Allemagne dans le développement de l'arme atomique) ou la course à l'espace, aujourd'hui, au XXIe siècle.

Le Royaume-Uni est l'un des principaux centres scientifiques de recherche quantique. C'est un scientifique britannique qui a mené les premières études sur les qubits supraconducteurs.

Le pays abrite des dizaines d'entreprises et de centres de recherche de pointe, et le gouvernement prévoit d'annoncer d'importants investissements dans les semaines à venir. La technologie est considérée comme essentielle à l'économie, aux forces armées et à la géopolitique, le Royaume-Uni ambitionnant de devenir la troisième puissance mondiale dans ce domaine.

Univers parallèles

De retour au laboratoire Willow, des questions existentielles encore plus profondes se posent. L'année dernière, Neven a suggéré que la vitesse sans précédent du système pourrait corroborer certaines théories sur l'existence d'un multivers. En résumé, l'idée est que Willow aurait pu utiliser des univers parallèles pour décupler sa puissance de calcul. Cette théorie ne fait pas l'unanimité parmi les scientifiques.

« Le débat reste vif », dit-il. « Comme vous l'avez constaté lors de la visite du laboratoire, la puissance des ordinateurs quantiques tient au fait qu'en un seul cycle d'horloge, ils peuvent accéder simultanément à 2¹⁰⁵ combinaisons. On peut alors se demander : où sont passées toutes ces possibilités ?... Il existe une version de la mécanique quantique qui prend en compte cette possibilité : la formule des mondes multiples (FMM), qui évoque l'existence d'univers ou de réalités parallèles. »

Neven souligne que Willow ne prouve pas cette hypothèse, mais considère le résultat comme « suffisamment suggestif pour prendre l'idée au sérieux ».

Il s'agit de la frontière la plus avancée au monde en termes de technologie, de croissance économique et de puissance mondiale. Le gouvernement britannique doit investir des centaines de millions pour tenter de rattraper Willow et les progrès réalisés par la Chine. Cela semble relever de la science-fiction, mais c'est en train de devenir une réalité économique.