Les qubits quantiques sont-ils surestimés ? Le débat de la physique rationnelle

Les ordinateurs quantiques sont à la fois le segment le plus prometteur et le plus déroutant de l’innovation informatique. D’une part, les ordinateurs quantiques promettent d’effectuer des calculs qui seraient autrement totalement impossibles, et semblent parfois violer toutes les règles et limites des ordinateurs classiques.

D’autre part, ils sont extrêmement difficiles à construire et à faire évoluer leur puissance de calcul à des niveaux utiles. De plus, il reste encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas sur la physique quantique, laissant le concept d’ordinateurs quantiques vulnérable à des surprises inattendues. Par exemple, une théorie adéquate de la gravité quantique reste insaisissable depuis des décennies, ce qui pourrait indiquer une faille profonde dans notre compréhension de la mécanique quantique.

Cette dernière idée d’une limitation fondamentale provenant de la physique quantique elle-même a récemment été développée davantage 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 que ce qui était pensé auparavant.

Il a publié son étude dans la prestigieuse revue scientifique PNAS¹, sous le titre « Mécanique quantique rationnelle: Tester la théorie quantique avec des ordinateurs quantiques ».

Comprendre le battage médiatique: 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 spéciaux.

L’élément clé est qu’au lieu de bits « discrets » avec des valeurs de 1 et 0 comme un ordinateur normal, les qubits des ordinateurs quantiques affichent la superposition quantique et l’intrication.

En termes simplifiés, cela signifie que chaque qubit peut intrinsèquement stocker plus d’informations complexes simultanément, facilitant les calculs avec des matrices mathématiques complexes.

Ainsi, pour un ensemble de données complexe avec 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 exponentiellement la capacité.

En revanche, un ordinateur normal n’ajoute qu’une nouvelle capacité à la fois, un nouveau bit à la fois, de sorte qu’un calcul qui devient exponentiellement plus complexe chaque fois qu’un nouveau point de données est ajouté devient rapidement ingérable, la complexité qui se multiplie rapidement submergeant la capacité même du meilleur superordinateur classique.

C’est du moins la théorie, soutenue par les concepts grand public sur le fonctionnement de la physique quantique classique. Mais le professeur Palmer soutient que ce n’est pas le cas.

Mécanique quantique vs. Physique quantique rationnelle (RaQM)

Qu’est-ce que l’espace de Hilbert ? Le cadre du pouvoir quantique

Les concepts « grand public » 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 pertinent pour les ordinateurs quantiques est l’idée de espace de Hilbert. Ce concept étend l’espace familier en 2D ou 3D à n’importe quel nombre de dimensions et crée le cadre mathématique sur lequel repose la plupart de la physique quantique.

« L’espace de Hilbert est un concept mathématique en géométrie linéaire qui définit un espace à dimensions infinies. En d’autres termes, il prend des concepts géométriques limités aux espaces à deux et trois dimensions et les étend afin qu’ils puissent être utilisés avec un nombre infini de dimensions. »

Parce que c’est un outil si fondamental de la physique quantique, il est rarement remis en question. Et c’est certainement 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 cruciaux dans des domaines tels que la mécanique quantique, où ils fournissent le cadre mathématique pour comprendre le comportement des particules à l’échelle microscopique. Cela inclut les applications dans la résolution d’équations complexes comme l’équation de Schrödinger, qui décrit comment les systèmes quantiques évoluent dans le 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 dépend entièrement de la nature continue de l’espace de Hilbert, idée que le professeur Palmer remet en cause.

Physique quantique rationnelle : remettre en cause le continu

La théorie publiée par le physicien d’Oxford remet en question l’idée que l’espace de Hilbert agit réellement de cette manière, et souligne l’insaisissabilité de la gravité quantique comme indication que cela pourrait être le cas. Il appelle sa théorie « mécanique quantique rationnelle » (RaQM).

« Nous introduisons une théorie de la physique quantique basée sur la notion que la nature continue de l’espace d’états de la mécanique quantique approxime quelque chose d’intrinsèquement discret, et soutenons que la raison de cette discrétisation est la gravité. »

L’idée est que l’espace de Hilbert est effectivement granulaire, mais avec un espace extrêmement petit, la gravité étant si faible comparée aux autres forces physiques fondamentales. Il a développé ces idées davantage dans un article scientifique compagnon² intitulé « Résoudre les mystères de la mécanique quantique : pourquoi la nature abhorte le continu ».

Sans entrer dans les détails mathématiques, on considère que l’état quantique n’est défini qu’avec respect à certains observables « rationnels ». Cela conduit à une compréhension légèrement différente des nombres complexes comme le nombre imaginaire √(-1) ou les soi‑disant quaternions, ce qui permet une interprétation réaliste de l’état quantique dans le RaQM, comparé à la MQ.

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

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

Le plafond de 1 000 qubits : implications pratiques pour le futur

Une partie essentielle de la prémisse des ordinateurs quantiques ultra‑puissants est que l’ajout de plus de qubits ajoute davantage de « dimensions » pour travailler sur un problème mathématique. Cette hypothèse repose sur l’idée d’un « approvisionnement infini en nouveaux espaces de stockage de données » (dimensions) fourni par l’espace de Hilbert à mesure que davantage de qubits sont ajoutés au système.

L’idée du professeur Palmer aurait donc de sérieuses implications pour les ordinateurs quantiques.

Si cela est vrai, le contenu informationnel de l’état quantique croît linéairement avec le nombre de qubits, et non exponentiellement comme on le pensait auparavant, rompant essentiellement la principale prémisse des ordinateurs quantiques.

« Au‑delà d’un nombre critique de qubits intriqués, il n’y a simplement pas assez d’information dans l’état quantique pour allouer même un bit d’information à chaque dimension de l’espace de Hilbert. Lorsque cela se produit, les algorithmes quantiques qui utilisent tout l’espace de Hilbert cessent d’avoir un avantage quantique sur les algorithmes classiques. »

L’article estime que ce seuil pourrait être atteint une fois que les ordinateurs quantiques dépassent approximativement quelques centaines jusqu’à 1 000 qubits corrigés d’erreurs.

Il convient de noter que cela est bien en dessous du seuil attendu nécessaire pour casser des niveaux importants de chiffrement, avec, par exemple, 4 099 qubits nécessaires pour casser une clé RSA de 2048 bits en utilisant 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 réseau, nous saurons probablement bientôt si cette idée est vraie.

« « La MQ a relevé tous les défis expérimentaux qui lui ont été présentés et donc, dans l’article, je propose une expérience qui pourrait être réalisée dans quelques années – si l’on croit aux feuilles de route de la technologie quantique – pour tester le RaQM contre la MQ. » 

Le concept pourrait également avoir d’importantes répercussions sur la physique quantique, s’il s’avère vrai, bien au-delà de la limitation du potentiel des ordinateurs quantiques. Ce qui, en soi, pourrait rendre les ordinateurs quantiques très importants, même si leurs applications pratiques sont plus limitées que prévu.

« Si les ordinateurs quantiques offrent les expériences non seulement pour trouver une théorie successeur de la mécanique quantique, mais surtout pour trouver la théorie qui synthétise la physique quantique et gravitationnelle, ce serait assurément un résultat extraordinairement positif pour tout le travail qui a été investi dans l’informatique quantique au fil des années. »

Enseignements d’investissement stratégique : gérer le risque quantique

Ce nouveau concept est loin d’être prouvé, et constitue en fait un départ radical du consensus des physiciens concernant la mécanique quantique. Ainsi, pour l’instant, il ne s’agit que d’une théorie très intéressante, mais non prouvée, qui n’existe que dans les mathématiques théoriques.

Cependant, les investisseurs dans les actions liées à l’informatique quantique devraient y prêter attention, car cela nous rappelle que la physique quantique n’est toujours pas pleinement comprise, et recèle à la fois des possibilités nouvelles surprenantes et des limites dans ses applications pratiques.

Un autre élément est que si le chiffrement est définitivement à l’abri des ordinateurs quantiques, il en va de même pour le Bitcoin, qui a récemment souffert de la narration selon laquelle il serait bientôt « cassé » par les progrès de l’informatique quantique, un sujet que nous avons également abordé dans « L’audit d’investissement post‑quantique : les 10 meilleures actions pour 2026 ».

Il pourrait donc être judicieux d’équilibrer les deux risques l’un contre l’autre:

• Si les ordinateurs quantiques atteignent un seuil maximal de plus de 1 000 qubits, le Bitcoin est en sécurité, et la narration qui a fait baisser le prix du Bitcoin disparaît.
• Si le professeur Palmer a tort, les ordinateurs quantiques pourraient effectivement menacer la part Bitcoin d’un portefeuille, mais ils seront également capables d’accomplir une prouesse de calcul difficile à imaginer, tant dans le chiffrement que dans une compréhension plus profonde du monde matériel.

Ainsi, un portefeuille combinant actions d’informatique quantique et cryptomonnaies atténuera probablement le mieux les deux éventualités.

Pour l’investissement en informatique quantique, vous pouvez consulter notre rapport d’investissement sur Honeywell et sa filiale d’informatique quantique, Quantinuum, ou notre article « 5 meilleures entreprises d’informatique quantique de 2025 ».

Références :

<sup>1. Tim 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
2. Tim Palmer. Résoudre les mystères de la mécanique quantique: pourquoi la nature abhorte le continu. Proceedings of the Royal Society. 18 février 2026. https://arxiv.org/abs/2602.16382</sup>