Les qubits quantiques sont-ils surévalués ? Le débat de Rational Physics

Les ordinateurs quantiques représentent à la fois le segment le plus prometteur et le plus déroutant de l'innovation informatique. D'un côté, ils promettent d'effectuer des calculs autrement impossibles et semblent parfois transgresser toutes les règles et limitations des ordinateurs classiques.

En revanche, leur construction et l'augmentation de leur puissance de calcul à des niveaux exploitables s'avèrent extrêmement complexes. De plus, notre compréhension de la physique quantique reste encore largement lacunaire, ce qui rend le concept d'ordinateur quantique vulnérable à des surprises inattendues. Par exemple, une théorie satisfaisante de la gravité quantique demeure insaisissable depuis des décennies, révélant potentiellement une faille importante dans notre compréhension de la mécanique quantique.

Cette dernière idée de limitation fondamentale issue de la physique quantique elle-même a récemment été développée plus en détail par Tim Palmer, chercheur à l'Université d'Oxford, surtout connu pour ses travaux sur la théorie du chaos et le climat.

Il pense que les propriétés mathématiques fondamentales de l'espace quantique pourraient intrinsèquement limiter les capacités réelles des ordinateurs quantiques, bien plus qu'on ne le pensait auparavant.

Il a publié son étude dans la prestigieuse revue scientifique PNAS.¹, sous le titre "Mécanique quantique rationnelle : tester la théorie quantique avec des ordinateurs quantiques ».

Comprendre le phénomène : comment fonctionnent les ordinateurs quantiques ?

Avant d'aborder l'idée du professeur Palmer, il peut être utile de comprendre ce qui rend les ordinateurs quantiques si particuliers.

L'élément clé est que, contrairement aux bits « discrets » ayant les valeurs 1 et 0 d'un ordinateur classique, les qubits des ordinateurs quantiques présentent une superposition et un enchevêtrement quantiques.

En termes simplifiés, cela signifie que chaque qubit peut intrinsèquement stocker simultanément des informations plus complexes, ce qui facilite les calculs avec des matrices mathématiques complexes.

Ainsi, pour un ensemble de données complexe comportant de nombreuses valeurs possibles pour chaque point de données, comme les valeurs de spin des électrons ou des atomes dans une puce ou une électrode de batterie, les ordinateurs quantiques peuvent gérer la complexité croissante, chaque qubit ajouté augmentant la capacité de manière exponentielle.

À l'inverse, un ordinateur normal n'ajoute qu'une nouvelle capacité à la fois, un nouveau bit à la fois ; un calcul qui devient exponentiellement plus complexe à chaque ajout d'un nouveau point de données devient donc rapidement ingérable, la complexité se multipliant rapidement au point de dépasser les capacités même du meilleur supercalculateur normal.

Du moins, c'est la théorie, étayée par les conceptions dominantes du fonctionnement de la physique quantique classique. Mais le Pr. Palmer affirme que ce n'est pas le cas.

Mécanique quantique contre physique quantique rationnelle (RaQM)

Qu'est-ce qu'un espace de Hilbert ? Le cadre de la puissance quantique

Les concepts « traditionnels » de la physique quantique sont généralement regroupés sous le terme « mécanique quantique » (MQ) et décrivent les phénomènes complexes, souvent contre-intuitifs, qui se produisent à l’échelle quantique.

Un élément clé concernant les ordinateurs quantiques est l'idée de espace de HilbertCe concept étend l'espace familier à 2D ou 3D à un nombre quelconque de dimensions et crée le cadre mathématique sur lequel repose la majeure partie de la physique quantique.

« L’espace de Hilbert est un concept mathématique de géométrie linéaire qui définit un espace de dimension infinie. Autrement dit, il étend des concepts géométriques limités aux espaces à deux et trois dimensions afin qu’ils puissent être utilisés avec un nombre infini de dimensions. »

Étant donné qu'il s'agit d'un outil fondamental de la physique quantique, il est rarement remis en question. Et c'est assurément une idée « vraie » en général, puisqu'elle a rendu possibles la plupart des prédictions de la physique quantique qui ont été confirmées expérimentalement.

« Les espaces de Hilbert sont essentiels dans des domaines tels que la mécanique quantique, où ils fournissent le cadre mathématique permettant de comprendre le comportement des particules à l'échelle microscopique. Cela inclut des applications dans la résolution d'équations complexes comme l'équation de Schrödinger, qui décrit comment les systèmes quantiques évoluent au fil du temps. »

Dans son interprétation classique, le nombre de dimensions d'un espace de Hilbert croît exponentiellement avec le nombre de qubits utilisés par un ordinateur quantique. Cette interprétation repose entièrement sur la nature continue de l'espace de Hilbert, une idée que Pr Palmer remet en question.

Physique quantique rationnelle : remettre en question le continuum

La théorie publiée par le physicien d'Oxford remet en question le fonctionnement réel de l'espace de Hilbert et souligne le caractère insaisissable de la gravité quantique comme un indice suggérant que cela pourrait être le cas. Il nomme sa théorie « mécanique quantique rationnelle » (MQR).

« Nous introduisons une théorie de la physique quantique fondée sur l'idée que la nature continue de l'espace d'états de la mécanique quantique se rapproche de quelque chose d'intrinsèquement discret, et nous soutenons que la raison de cette discrétion est la gravité. »

L'idée est que l'espace de Hilbert est effectivement granulaire, mais avec un espace extrêmement petit, car la gravité est très faible comparée aux autres forces physiques fondamentales. Il a développé ces idées plus en détail dans un article scientifique connexe.² intitulé "Résoudre les mystères de la mécanique quantique : pourquoi la nature abhorre le continuum ».

Sans entrer dans les détails mathématiques, on considère que l'état quantique n'est défini que par rapport à certaines observables « rationnelles ». Ceci conduit à une compréhension légèrement différente des nombres complexes, comme le nombre imaginaire √(-1) ou les quaternions, permettant une interprétation réaliste de l'état quantique en mécanique quantique rationnelle (RaQM), par rapport à la mécanique quantique (QM).

Ou, comme le dit Pr Palmer, sa théorie élimine certains des paradoxes célèbres de la physique quantique, comme le chat de Schrödinger.

« Dans RaQM, les chats ne sont plus simultanément vivants et morts. »

Le plafond de 1 000 qubits : implications pratiques pour l’avenir

Un principe fondamental des ordinateurs quantiques ultra-puissants repose sur l'idée que l'ajout de qubits augmente le nombre de « dimensions » disponibles pour résoudre un problème mathématique. Cette hypothèse s'appuie sur le concept d'une « réserve infinie de nouvelles dimensions » de stockage de données, permise par l'espace de Hilbert, à mesure que l'on ajoute des qubits au système.

L'idée du Pr Palmer aurait donc de sérieuses implications pour les ordinateurs quantiques.

Si cela s'avère vrai, le contenu informationnel de l'état quantique croît linéairement avec le nombre de qubits, et non exponentiellement comme on le pensait auparavant, ce qui remet essentiellement en cause le principe fondamental des ordinateurs quantiques.

« Au-delà d'un nombre critique de qubits intriqués, l'état quantique ne contient tout simplement pas assez d'information pour allouer ne serait-ce qu'un seul bit d'information à chaque dimension de l'espace de Hilbert. Dans ce cas, les algorithmes quantiques qui exploitent tout l'espace de Hilbert perdent leur avantage quantique sur les algorithmes classiques. »

L'article estime que ce seuil pourrait être atteint une fois que les ordinateurs quantiques dépasseront environ quelques centaines à 1 000 qubits corrigés d'erreurs.

Il convient de noter que ce nombre est bien inférieur au seuil généralement requis pour casser des niveaux de chiffrement importants, par exemple 4 099 qubits étant nécessaires pour casser une clé RSA de 2 048 bits. l'algorithme de Shor, l'algorithme quantique le plus susceptible d'être utile à des fins pratiques.

Si le professeur Palmer a raison, cela pourrait signifier que le chiffrement restera à jamais à l'abri des ordinateurs quantiques tels que nous les comprenons aujourd'hui.

Alors que de nombreux prototypes d'ordinateurs quantiques approchent de cette limite, seuls ou par le biais du réseautageNous saurons probablement bientôt si cette idée est vraie.

« La mécanique quantique a relevé tous les défis expérimentaux qui lui ont été lancés et, par conséquent, dans cet article, je propose une expérience qui pourrait être réalisée dans quelques années – si l'on en croit les feuilles de route technologiques quantiques – pour tester la mécanique quantique robotisée (RaQM) par rapport à la mécanique quantique. »

Si ce concept s'avérait exact, il pourrait avoir des répercussions majeures sur la physique quantique, bien au-delà de la simple limitation du potentiel des ordinateurs quantiques. Ce qui, en soi, pourrait conférer aux ordinateurs quantiques une importance capitale, même si leurs applications pratiques s'avèrent plus restreintes qu'espéré.

« Si les ordinateurs quantiques permettent de réaliser les expériences non seulement pour trouver une théorie succédant à la mécanique quantique, mais surtout pour trouver la théorie qui synthétise la physique quantique et la physique gravitationnelle, ce serait assurément un résultat extraordinairement positif pour tous les travaux consacrés à l'informatique quantique au fil des ans. »

Principaux enseignements en matière d'investissement stratégique : Gestion du risque quantique

Ce nouveau concept est loin d'être prouvé et représente même une rupture radicale avec le consensus des physiciens sur la mécanique quantique. Il s'agit donc, pour l'instant, d'une théorie très intéressante, mais non démontrée, qui n'existe que dans le domaine des mathématiques théoriques.

Les investisseurs en actions liées à l'informatique quantique devraient toutefois y prêter attention, car cela nous rappelle que la physique quantique est encore loin d'être pleinement comprise et qu'elle recèle à la fois des possibilités nouvelles et surprenantes et des limites dans ses applications pratiques.

Un autre élément à prendre en compte est que si le chiffrement est définitivement à l'abri des ordinateurs quantiques, le Bitcoin l'est également, ce qui a récemment fait l'objet de nombreuses critiques. bientôt « cassé » par les progrès de l'informatique quantique, un sujet que nous avons également abordé dans «Audit des investissements post-quantiques : Les 10 meilleures actions pour 2026 ».

Il pourrait donc être judicieux de mettre les deux risques en balance :

• Si les ordinateurs quantiques atteignent un seuil maximal de plus de 1 000 qubits, le Bitcoin sera en sécurité et le discours qui a fait baisser son prix disparaîtra.
• Si Pr Palmer se trompe, les ordinateurs quantiques pourraient effectivement menacer la partie Bitcoin d'un portefeuille, mais ils seront également capables d'accomplir une merveille de calcul difficilement imaginable, tant en matière de cryptage que de compréhension plus profonde du monde matériel.

Un portefeuille combinant actions d'entreprises d'informatique quantique et cryptomonnaies permettra probablement d'atténuer au mieux ces deux éventualités.

Pour investir dans l'informatique quantique, vous pouvez consulter notre rapport d'investissement sur Honeywell et sa filiale spécialisée dans l'informatique quantique, quantique, ou notre article «Les 5 meilleures entreprises d'informatique quantique de 2025 ».

Références:

^{1Tim Palmer. Mécanique quantique rationnelle : tester la théorie quantique avec des ordinateurs quantiques. PNAS. 123 (12) e2523350123. 16 mars 2026. https://doi.org/10.1073/pnas.2523350123
2Tim Palmer. Résoudre les mystères de la mécanique quantique : pourquoi la nature abhorre le continuum. Actes de la Société royale. Février 18, 2026. https://arxiv.org/abs/2602.16382}