L’optimisation énergétique du calcul quantique, une troisième voie ?

Et si le véritable atout des ordinateurs quantiques résidait dans leur sobriété énergétique ? C'est l'hypothèse explorée par le projet pour l'optimisation énergétique de circuits quantiques (OECQ), dévoilé le 10 juillet dernier. Porté par une équipe scientifique internationale et codirigé par Alexia Auffèves, directrice de recherche CNRS, ce projet de R&D ambitionne de développer une méthodologie pour mesurer et optimiser l'efficacité énergétique du calcul quantique. Une approche inédite qui ouvre une troisième voie entre décroissance et techno-solutionnisme.

Mesurer pour mieux optimiser

Première étape : établir un consensus sur les ressources à prendre en compte pour mesurer la consommation d'un calculateur quantique. Un travail de fond mené par Alexia Auffèves et Rob Whitney au sein d'un groupe de travail de l'IEEE, l'Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens. L'enjeu : s'accorder sur un standard pour évaluer l'efficacité énergétique, en intégrant des éléments comme la cryogénie utilisée pour refroidir certains qubits ou l'électronique de contrôle.

Fort de ce socle, le projet OECQ entend développer une méthodologie pour minimiser la consommation des calculateurs quantiques, à performance égale. Un changement de paradigme par rapport à la quête actuelle d'un avantage computationnel, où la rapidité prime. Des travaux préliminaires sur des qubits supraconducteurs suggèrent en effet que rapidité et sobriété ne vont pas forcément de pair :

Il existe deux méthodes d'optimisation distinctes pour un calculateur quantique : l'optimisation du temps de calcul et l'optimisation de la consommation énergétique, chacune conduisant à un régime opératoire différent des processeurs quantiques.

– Alexia Auffèves, codirectrice du projet OECQ

Une approche interdisciplinaire

Pour parvenir à cette optimisation énergétique, le projet mise sur une approche mêlant physique quantique et technologies classiques. L'efficacité s'exprimera ainsi sous la forme d'un ratio, avec :

• Au numérateur, la performance quantique (taille de clé cryptée, fidélité d'un état quantique...)
• Au dénominateur, le coût en ressources classiques (lasers, cryogénie, électronique...)

Une modélisation fine sera nécessaire pour relier ces deux niveaux et identifier les paramètres sur lesquels jouer. L'objectif final étant d'utiliser des techniques de minimisation sous contrainte pour concevoir des puces quantiques plus sobres.

Réconcilier innovation et sobriété

Au-delà de la prouesse technologique, l'enjeu est aussi sociétal. Face à la raréfaction des ressources, le projet OECQ ouvre une troisième voie entre techno-solutionnisme et décroissance. Alexia Auffèves y voit un moyen de "réconcilier la finitude des ressources avec un potentiel d'innovation".

Grâce au projet OECQ, on essaye de trouver un entre-deux : continuons d'innover mais intégrons dans le modèle le fait que les ressources ont une fin. L'optimisation de l'efficacité énergétique est la première chose que l'on peut faire.

– Alexia Auffèves

Un changement de regard salvateur alors que le déploiement des technologies quantiques ne fait que commencer. En plaçant la sobriété au cœur de la R&D sur les calculateurs quantiques, le projet OECQ ouvre la voie à une innovation quantique responsable. Une boussole bienvenue pour orienter le développement de cette technologie de rupture.