Comment le quantique contribue au développement durable 

Le développement durable est une priorité mondiale vitale. Lae Objectifs de développement durable (ODD) des Nations Unies) visent visent à s'attaquer à des problèmes complexes tels que le changement climatique, la pauvreté et l'inégalité. Ces objectifs tracent la voie vers un avenir plus juste et plus durable. La réalisation des objectifs de développement durable nécessite toutefois des solutions innovantes et des technologies de pointe. C'est là qu'interviennent les ordinateurs quantiques, des dispositifs révolutionnaires qui qui utilisent la mécanique quantique pour résoudre des problèmes complexes à une vitesse et à une échelle inégalées. Ces machines offrent de nouvelles possibilités d'optimiser les systèmes énergétiques, de développer des matériaux durables, d'accélérer la découverte de médicaments ou de vaccins pour rendre les soins de santé plus accessibles et de modéliser les incidences sur l'environnement grâce à des performances innovantes.

L' Open Quantum Institutes (OQI), incubé par le Geneva Science and Diplomacy Anticipator (GESDA), vise à combler le fossé entre les progrès de la science quantique et les besoins de la société. L'OQI encourage la collaboration internationale entre les universités, l'industrie et les gouvernements afin d'accélérer le développement et le déploiement des technologies quantiques. Il se concentre sur la création d'un écosystème ouvert et inclusif pour relever les défis mondiaux, en encourageant les innovations quantiques éthiques et durables au profit de l'humanité.

LeGESDA a déclaré que l'objectif de l'OQI est de "mettre des ordinateurs quantiques à haute performance à la disposition de tous ceux qui souhaitent trouver des solutions pour accélérer la mise en œuvre des objectifs de développement durable (ODD) des Nations unies dans les domaines de la santé, de l'énergie, de la protection du climat et dans d'autres domaines pertinents".

Pasqal soutient activement GESDA dans les activités de l'Open Quantum Institute. La technologie de Pasqal, avec ses dispositifs analogiques à atomes neutres, permettra la mise en œuvre des cas d'utilisation des ODD et jouera un rôle essentiel dans le succès de l'OQI.

Les scientifiques utilisent les superordinateurs les plus puissants pour stocker et analyser les données météorologiques et climatiques, simuler des schémas et modéliser les impacts futurs du changement climatique. Paradoxalement, ces centres de données consomment une énorme quantité d'énergie.

Depuis le siècle dernier, les ordinateurs à haute performance ont progressé, permettant des calculs plus précis et plus rapides. Aujourd'hui, ils hébergent des milliers de cœurs de processeur et nécessitent des bâtiments entiers dotés de systèmes de refroidissement coûteux. Par conséquent, la réduction de la consommation d'énergie et des émissions de gaz à effet de serre est devenue une mission essentielle pour les entreprises qui offrent des services de calcul et de stockage de données. Malgré les efforts déployés pour réduire l'utilisation de l'énergie, la consommation reste extrêmement élevée.

L'informatique quantique s'impose rapidement comme la prochaine génération d'ordinateurs à haute performance pour résoudre des problèmes complexes que les appareils classiques ne peuvent pas résoudre efficacement. De nombreux calculs scientifiques et industriels ont une échelle de temps exponentielle sur les machines classiques. La question est de savoir si l'avantage quantique s'accompagnera d'un avantage en termes de consommation d'énergie.

L'informatique quantique est déjà appliquée aujourd'hui à des cas d'utilisation durable. Qu'il s'agisse d'optimiser les réseaux énergétiques, de faire progresser la science des matériaux ou d'accélérer la découverte de médicaments, la technologie quantique ouvre la voie à des solutions innovantes qui s'alignent sur les défis mondiaux en matière de développement durable.

Ces connaissances permettent de collecter des données précises en temps réel, ce qui est essentiel pour une gestion et une conservation efficaces de l'environnement. Les technologies quantiques améliorent notre capacité à surveiller et à protéger les écosystèmes, contribuant ainsi aux objectifs de durabilité à long terme.

Comme il n'existe pas encore de norme en matière de technologie quantique, différents types d'architectures sont en concurrence sur le marché. Le tableau ci-dessous compare la consommation d'énergie, y compris les types d'ordinateurs quantiques les plus populaires. Il en ressort que la machine à atomes neutres (ou froids) de Pasqal est l'une des plus pratiques en termes de consommation d'énergie totale et par qubit.

Le coût énergétique de l'informatique quantique varie en fonction des composants nécessaires à chaque machine et, pour la plupart d'entre elles, du nombre de qubits. Généralement, les coûts les plus importants sont liés au système cryogénique, qui est essentiel pour les qubits supraconducteurs, mais beaucoup moins pour les atomes neutres froids.

Le processeur quantique actuel de Pasqal, qui a démontré sa capacité à fonctionner avec des centaines de qubits, consomme environ 2,6 kW d'énergie. La moitié de cette consommation provient des lasers, le reste étant réparti entre l'électronique et le contrôle de l'environnement. 

Il est important de noter que ces projections sont des estimations approximatives et qu'elles deviendront plus claires lorsque ces dispositifs seront opérationnels. En outre, le flux de travail hybride (classique et quantique) nécessaire à la plupart des algorithmes doit également être pris en compte.

La consommation d'énergie à long terme des technologies quantiques reste incertaine, mais certaines estimations ont été modélisées en tenant compte de l'évolutivité et des techniques de correction des erreurs. Ces techniques nécessiteront un grand nombre de qubits pour permettre des calculs avec de faibles taux d'erreur dans un délai raisonnable.

Plusieurs questions restent sans réponse, notamment celle de savoir si l'avantage énergétique potentiel de l'informatique quantique s'appliquera à tous les types d'algorithmes et d'applications. En outre, il est important de tenir compte de l'empreinte de gaz à effet de serre associée à la fabrication des superordinateurs classiques et des ordinateurs quantiques. D'autres questions économiques et sociétales se posent également, telles que les implications de la généralisation de l'informatique quantique et les mesures réglementaires potentielles.

Les scientifiques et les ingénieurs s'appuient sur les superordinateurs pour effectuer des calculs et des simulations afin de faire progresser les connaissances, de créer de meilleurs produits et de relever des défis cruciaux tels que le changement climatique. Pour lutter efficacement contre le changement climatique, les entreprises offrant des services informatiques, qu'ils soient classiques ou quantiques, doivent continuer à rechercher des moyens de réduire leur empreinte énergétique. Parallèlement, l'humanité doit poursuivre ses efforts pour atteindre les objectifs mondiaux de développement durable.