Informatique quantique et intelligence artificielle : 10 choses à savoir

Ces dernières années, les technologies émergentes ont pris une place importante. Parmi eux, l’informatique quantique a le potentiel unique de changer le plus notre monde. L’informatique quantique a montré des preuves prometteuses permettant d’accélérer les calculs heuristiques d’une manière incroyable. Ainsi, l’application de l’informatique quantique à des solutions complexes pour résoudre des problèmes liés à la découverte de produits pharmaceutiques et de matériaux, à la finance, aux applications de véhicules autonomes, à l’intelligence artificielle et à d’autres domaines aura un impact significatif sur nos vies. En particulier, l’informatique quantique a le potentiel d’amplifier les effets (tant positifs que négatifs) de nombreuses applications de l’IA.

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"Je pense que l'IA peut accélérer l'informatique quantique, et que l'informatique quantique peut accélérer l'IA."

– Sundar Pichai, PDG de Google

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Alors que les organisations s'efforcent de devenir plus numériques, il est essentiel de garder à l'esprit les transformations technologiques à venir pour améliorer la planification et la stratégie. Grâce à ces avancées technologiques, les entreprises peuvent tirer de réels bénéfices de l'informatique quantique. Dans cet esprit, explorons 10 choses dont vous devez être conscient en ce qui concerne les mondes de l'informatique quantique et de l'IA.

1. Principales caractéristiques de l'informatique quantique

Dans les ordinateurs dits classiques, les bits sont programmés comme des unités de données avec des valeurs possibles de uns et de zéros. Dans les ordinateurs quantiques, les unités de données sont programmées avec des bits quantiques :qubits-qui peut représenter un un, un zéro ou une combinaison de zéro et d'un en même temps.

Une bonne analogie est un interrupteur d'éclairage qui, dans les ordinateurs classiques, peut avoir une position allumée ou éteinte. Avec les qubits dans les ordinateurs quantiques, le commutateur peut avoir n'importe quel spectre de positions, de l'état allumé à l'arrêt, en même temps. La capacité physique des qubits met en évidence les deux principales caractéristiques de l’informatique quantique.

• Superposition. Cela fait référence à la capacité des qubits à être à la fois activés et désactivés en même temps, ou quelque part sur un spectre entre les deux. Cette incertitude et cette probabilité intégrées à l'unité de données rendent le système puissant pour résoudre certains types de problèmes.
• Enchevêtrement. Il s’agit de la capacité des qubits liés entre eux à affecter l’indépendance de chacun même s’ils sont physiquement séparés. Ainsi, si nous avons deux qubits et que la position de l’un est modifiée, l’autre est affecté même si les qubits sont séparés. Cette caractéristique confère une puissante capacité de déplacement d’informations à des vitesses incroyablement élevées.

2. Plus rapide et meilleur

Les ordinateurs quantiques possèdent quatre capacités fondamentales qui les différencient des ordinateurs classiques d’aujourd’hui :

• La factorisation principale exploite les espaces multidimensionnels pour explorer de vastes espaces problématiques et pourrait révolutionner le chiffrement.
• Optimisation en résolvant des problèmes volumineux/complexes avec une rapidité sans précédent.
• Simulation, dans laquelle les ordinateurs quantiques modélisent efficacement des problèmes complexes.
• Intelligence artificielle quantique avec de meilleurs algorithmes, plus rapides et plus précis. L’équipe de recherche quantique d’IBM a découvert que l’intrication de qubits sur l’ordinateur quantique qui a mené une expérience de classification des données réduisait le taux d’erreur de moitié par rapport aux qubits non intriqués.

Les applications en entreprise résoudront des problèmes complexes. Par exemple:

• Le développement pharmaceutique nécessite une modélisation des molécules de substance qui est notoirement difficile car les atomes des molécules interagissent avec d’autres atomes de manière complexe. La propriété d’intrication héritée des ordinateurs quantiques s’y prête assez bien.
• Tirer parti de l'IA quantique pour accélérer le temps et la précision des systèmes de formation tels que ceux des véhicules autonomes.

Qu’il s’agisse des services financiers, des produits pharmaceutiques et médicaux, de la santé, de l’énergie, des télécommunications, des médias, des voyages, de la logistique et des assurances, pour n’en citer que quelques-uns, de nombreux secteurs bénéficieront tous de manière significative de l’informatique quantique.

3. Amplificateur de polarisation

L’effet amplificateur de l’informatique quantique va au-delà de la vitesse et de la précision. Il met également en évidence les biais inhérents qui existent dans les modèles AI/ML. Ainsi, les applications vulnérables aux biais algorithmiques (par exemple, dans le domaine de la sélection d’emploi, des services de police, etc.) peuvent le devenir encore plus. En d’autres termes, l’informatique quantique peut avoir un effet secondaire négatif qui pourrait rendre ces applications trop risquées pour être utilisées en l’absence de contrôles d’atténuation spéciaux. Il s’agit d’un effet involontaire que toute personne travaillant avec l’IA/l’informatique quantique doit reconnaître et prendre en compte dans ses solutions.

4. Complexité algorithmique, transparence et explicabilité accrues

L’un des principaux problèmes actuels de l’IA est son manque de transparence et d’explicabilité, en particulier lorsque des algorithmes complexes tels que l’apprentissage profond sont exploités. Si un système d’IA est utilisé pour des décisions qui ont un impact direct sur des vies, comme les décisions des tribunaux, les avantages sociaux pour les communautés, ou même décider qui obtient un prêt et à quel taux, il est fondamentalement essentiel que la décision puisse être liée à des faits tangibles qui sont non discriminatoires dans la pratique.

Naturellement, l’informatique quantique sur de tels systèmes d’IA augmente la complexité, ce qui est négativement corrélé à la transparence et à l’explicabilité.

5. Une nouvelle norme cryptographique

L’un des principaux inconvénients de cette merveilleuse technologie est sa capacité à briser de nombreuses défenses utilisées pour sécuriser Internet et d’autres applications critiques. L’informatique quantique constitue une menace sérieuse pour les systèmes de cybersécurité sur lesquels s’appuient pratiquement toutes les entreprises. La plupart des mots de passe de compte en ligne ainsi que les transactions et communications sécurisées actuelles sont protégées par des algorithmes de cryptage tels que RSA ou SSL/TLS. La norme actuelle repose sur la complexité de la transformation de grands nombres en nombres premiers. Cependant, il s’agit d’un type de problème que les ordinateurs quantiques sont excellents pour résoudre. Casser un mot de passe avec nos normes actuelles prendrait 100 ans à un ordinateur classique, mais peut être accompli en quelques secondes avec un ordinateur quantique. Cet impact va au-delà des mots de passe des comptes personnels : il inclut la mise à nu des communications privées, des données d’entreprise et même des secrets militaires. Pour contrer cela, l’Institut national américain des normes et technologies (NIST) mène un effort mondial visant à trouver des algorithmes de cryptographie post-quantique qui seront rapides et fiables. Dustin Moody, un mathématicien du NIST travaillant sur cet effort, a déclaré lors d'une réunion de cryptographie IBM"Nous espérons que la version finale sera complètement prête et publiée vers 2024."

6. Ne remplace pas les ordinateurs actuels

Les ordinateurs classiques sont meilleurs dans certaines tâches que les ordinateurs quantiques (e-mail, feuilles de calcul et publication assistée par ordinateur, pour ne citer que quelques applications). L’objectif des ordinateurs quantiques est d’être un outil différent pour résoudre différents problèmes, et non de remplacer les ordinateurs classiques. Alors oui, nous aurons toujours des systèmes informatiques tels que nous les connaissons, ou une version de ceux-ci tels que nous les connaissons actuellement, dans un avenir prévisible.

7. Approche du grand public

Les avancées technologiques quantiques continuent de s’accélérer, les investissements affluent et les startups dans le domaine de l’informatique quantique continuent de se multiplier. De grandes entreprises technologiques telles qu’Alibaba, Amazon, IBM, Google et Microsoft ont déjà lancé des services cloud commerciaux d’informatique quantique.

Bien que le concept d'informatique quantique existe depuis le début des années 1980, la première véritable preuve que les ordinateurs quantiques pouvaient gérer des problèmes trop compliqués pour les ordinateurs classiques n'a eu lieu qu'à la fin de 2019, lorsque Google a annoncé que son ordinateur quantique avait résolu un tel calcul en seulement 200 ans. secondes. Goldman Sachs a récemment annoncé qu’elle pourrait introduire des algorithmes quantiques pour évaluer les instruments financiers d’ici cinq ans. Honeywell prévoit que le secteur quantique constituera une industrie de 1 XNUMX milliards de dollars dans les décennies à venir.

Le tourbillon d’activité suggère que les DSI et autres dirigeants devraient commencer à formuler leurs stratégies d’informatique quantique, en particulier dans des secteurs tels que l’industrie pharmaceutique, où l’impact serait significatif.

8. Ce n’est pas au coin de la rue

Bien que des progrès significatifs aient été réalisés dans la construction de différents systèmes informatiques quantiques, nous ne sommes pas près d’en avoir un dans chaque organisation, et encore moins dans chaque foyer. Contrairement aux startups d’informatique quantique qui ont levé des centaines de millions de dollars, on ne s’attend pas à ce que les systèmes informatiques quantiques deviennent un standard quotidien au cours des cinq prochaines années. Ce retard est en grande partie dû aux difficultés qui persistent, notamment aux difficultés de conception, de construction et de programmation des systèmes informatiques quantiques, notamment au bruit, aux pannes, à la perte de cohérence quantique et, bien sûr, au prix élevé associé aux systèmes informatiques quantiques.

9. Puces semi-conductrices et talents nécessaires

La pandémie a entraîné des changements clés dans notre façon de vivre, notamment la normalisation du travail à domicile, des perturbations de la chaîne d’approvisionnement et des regards suspects envers quiconque tousse près de chez vous. Il a également mis en évidence la forte demande mais la faible offre de puces semi-conductrices. Des appareils technologiques aux véhicules, la demande accrue a eu un impact significatif sur les prix à la consommation. Avec l’avènement des ordinateurs quantiques, la demande ne fera qu’augmenter, ce qui aura un impact correspondant sur la disponibilité et le coût des semi-conducteurs. Au-delà des limites de l’offre matérielle, il n’existe pas encore suffisamment de ressources formées pour prendre en charge les systèmes informatiques quantiques et l’écosystème économique dans son ensemble.

10. Avancées connexes de l’informatique quantique

Ces dernières années, l’informatique a progressé de deux manières majeures : des percées dans l’apprentissage automatique pour développer des algorithmes qui s’améliorent automatiquement grâce à l’expérience, et la recherche sur les ordinateurs quantiques qui peuvent théoriquement s’avérer plus puissants que n’importe quel superordinateur.

• Memristor quantique. Les scientifiques ont créé le premier prototype d'un appareil connu sous le nom de memristor quantique, qui pourrait aider à réunir le meilleur de ces deux mondes, en combinant l’intelligence artificielle et l’informatique quantique pour des capacités sans précédent.
• Évolutivité/Quantique sur une puce. Imaginez-vous encore une grande salle remplie d'équipements, de moniteurs pour une qualité propre et de personnel dédié au contrôle de la température lorsque vous pensez à l'informatique quantique ? Eh bien, mets un peu de salsa dessus et passe-moi un verre car les récents développements ont maintenant informatique quantique sur puce. Le travail a été mené par le travail du spécialiste quantique basé à Cambridge, Riverlanes, avec la société quantique numérique basée à New York et à Londres, SEEQC. La puce informatique quantique dispose d'un système d'exploitation intégré pour la gestion des flux de travail et des qubits.

Avec l’avènement de cette nouvelle vague informatique, les DSI et les leaders de tous les secteurs verticaux ont un devoir fiduciaire et une opportunité unique de rester à l’écoute d’une nouvelle technologie révolutionnaire qu’est l’informatique quantique.

Bien que l’adoption généralisée et les applications de l’informatique quantique puissent sembler lointaines, il est désormais temps pour les MSP et autres entreprises technologiques de commencer à se former sur cette technologie. Lorsque les clients commencent à en entendre davantage et à poser des questions, vous voulez être prêt à fournir des réponses et à leur donner des conseils sur la bonne direction adaptée à votre client.

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