Le «saut quantique» est-il en train de se produire?

18milliards de kilowattheures d’énergie ont été consommés par les centres de données en Allemagne en2022. C’est plus que la consommation d’énergie de tout Berlin. Et pourtant, seuls 3% des serveurs mondiaux se trouvent ici, dans le pays. Cela semble clair: l’importance croissante de l’informatique dans toutes les situations de la vie et dans tous les secteurs industriels n’a pas une bonne influence sur l’empreinte CO₂et le réchauffement climatique. Mais si l’on y regarde de plus près, ce n’est pas si simple.En effet, dans le monde entier, de nombreux centres de données ont été construits précisément là où de l’énergie renouvelable est disponible, car le World Wide Web peut avoir ses nœuds partout. En outre, tant les fabricants de matériel informatique que les exploitants de centres de données travaillent à ce que la consommation d’énergie diminue – avec succès. Au cours des dernières années, les performances des centres de données allemands ont augmenté de 90% et leur consommation d'énergie de 63%. Ils sont donc devenus plus efficaces.

Le rythme de la numérisation: il y a encore davantage à faire

Peut-on aller plus loin? Tout à fait. Il se peut même que le mot «saut quantique», qui désigne une amélioration technologique qui fait époque, s’applique bientôt au sens propre du terme.

L’université de Siegen en apporte la preuve. C’est là, à l’Institut d’optique quantique expérimentale, que le premier ordinateur quantique d’Allemagne a été construit et mis en service dès2010. Il fonctionne plusieurs fois plus vite que le «super-ordinateur» conventionnel le plus rapide. En effet, alors que tout ordinateur «normal» fonctionne en mode binaire, c’est-à-dire qu’il traite des zéros et des uns successifs, les ordinateurs quantiques peuvent superposer des zéros et des uns, c’est-à-dire les traiter en parallèle. On parle alors de qubits plutôt que de bits. A partir de 56qubits, la puissance de calcul du super-ordinateur conventionnel le plus puissant actuellement est atteinte. Avec chaque qubit, on double la performance et des tailles cibles allant bien au-delà de 1000qubits peuvent être atteintes. Les performances augmentent donc de manière exponentielle, et il est possible de résoudre des tâches auxquelles on n’ose même pas penser aujourd’hui – avec une consommation d’énergie qui a effectivement diminué d’un saut quantique (plus précisément: de 99,9%).

Martin Hill est docteur et professeur de sciences économiques à l’Université de Siegen et en même temps initiateur et promoteur de diverses start-ups – et également membre du comité consultatif d’ifm solutions GmbH. Lors des ifm SUCCESS DAYS 2023, il a fait une comparaison entre les ordinateurs quantiques et les ordinateurs conventionnels à haute performance dans une interview: «Le plus grand cluster haute performance du monde couvre une surface d’environ 20courts de tennis avec des racks de serveurs et a une consommation d’énergie à peu près équivalente à celle d’une ville de 100000habitants. Notre ordinateur, qui a la même puissance, a la consommation d’énergie d’une maison individuelle. On voit alors les relations et le potentiel d’économie vraiment énorme».

Mais les avantages ne s’arrêtent pas là. Dans de nombreux processus industriels, ce sont les commandes modernes qui assurent par exemple une conduite des installations et des usines économes en énergie et en ressources. Ils gèrent les flux de circulation, les quantités d’eaux usées ou encore la production d’acier de manière à atteindre l’optimum en utilisant le moins d’énergie et de ressources possible. Et c’est précisément dans ce domaine que les ordinateurs quantiques permettront à nouveau de faire des sauts quantiques – et seront ainsi un grand moteur pour la réussite de la protection du climat.

Quand les ordinateurs améliorent la protection du climat

«Les ordinateurs quantiques effectuent des calculs que nous ne pouvons pas encore faire aujourd’hui, par exemple des versions très complexes du problème du «commis voyageur». Il s’agit d’optimiser les itinéraires logistiques en y ajoutant une multitude de données. Les ordinateurs normaux ne peuvent pas calculer ces énumérations complètes, mais les ordinateurs quantiques le peuvent. Il en va de même pour un tout autre exemple: la simulation de formules dans le secteur pharmaceutique, qui permet de calculer les effets des médicaments et leur efficacité, mais aussi leurs interactions. Ce sont des calculs d’optimisation typiques pour lesquels nous utiliserons à l’avenir des ordinateurs quantiques – et certainement aussi pour l’évaluation des données météorologiques et des émissions dans le but d’améliorer la protection du climat», explique le professeur Martin Hill.

L’ordinateur quantique est pour bientôt

Donc : le saut quantique va arriver. Et déjà, dans de très nombreux processus industriels, ce sont des commandes et des modules logiciels modernes qui assurent une conduite économe en énergie et en ressources des machines, des installations et des usines entières.

Ainsi, la digitalisation a déjà permis d’économiser la consommation de très nombreux gigawattheures d’énergie et l’émission de nombreuses tonnes de CO₂ – même si elle consomme elle-même de l’énergie. Personne n’a encore établi le bilan global – consommation propre contre économies – (et un calcul exact de cet ordre de grandeur serait, soit dit en passant, difficilement réalisable sans digitalisation). Mais il est évident que les économies d’énergie initiées par les commandes et les ordinateurs modernes sont nettement supérieures à leur consommation d’énergie.

Malédiction ou bénédiction, menace ou opportunité?

Il n’y a donc pas lieu de pester contre la digitalisation et de considérer l’intelligence artificielle comme une menace. Comme pour toute nouvelle technologie, il existe des opportunités, mais aussi des risques pour l’environnement et la société. Mais pour le professeur Martin Hill, les avantages l’emportent clairement sur les inconvénients: «Je considère la digitalisation comme une chance énorme pour l’industrie allemande. Tout d’abord, il n’est pas possible de s’opposer à cette tendance: la digitalisation va progresser, dans de nombreux domaines de la vie et du travail. Nous ne sommes pas en pole position, ni en Europe ni dans le monde. Nous avons donc un énorme retard à rattraper. Si nous n’en prenons pas conscience et si nous ne démarrons pas enfin correctement, nous perdrons en compétitivité en Allemagne et ce n’est pas seulement l’industrie qui sera à la traîne, mais aussi notre société. Donc la digitalisation: oui! Beaucoup, beaucoup plus vite que jusqu’ici! Nous avons besoin de beaucoup plus de vitesse. Il y a là des opportunités et des avantages énormes».

L’IA a besoin de garde-fous

Et l’IA? Ne risque-t-elle pas de devenir incontrôlable? Martin Hill: «Tout d'abord, il s’agit là aussi de voir les avantages. Un seul exemple: en Allemagne, les médecins consacrent environ 60% de leur temps à des travaux de documentation et seulement 40% au patient. S’ils utilisent à l’avenir l’IA comme ChatGPT, cela permettra bien sûr de grands gains d’efficacité – et sera bénéfique pour le patient. Mais ici, nous avons besoin d’un code de déontologie pour que l’utilisation de l’IA ne dérape pas du point de vue de la morale et de l’éthique sociale. Par exemple, au Danemark, le droit à l’aide sociale d’une personne est calculé avec l’IA: veut-on vraiment de cela? La question est légitime. C’est pourquoi nous avons besoin de garde-fous pour certains domaines de la digitalisation, notamment l’IA».