La course aux technologies quantiques a commencé.

Parmi ceux qui connaissent la science de l'information quantique (QIS), certains appellent à la prudence, décriant tout battage médiatique potentiel ou même refusant la possibilité de voir un jour fonctionner un ordinateur quantique totalement polyvalent - un ordinateur quantique universel.

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Le champ de bataille de l'informatique quantique et l'avenir - Quantique, IA et géopolitique (2)

Cependant, comme nous l’avons montré dans l'articleprécédent, même si le moment où un ordinateur quantique universel existera reste relativement éloigné, même s’il n’y a vraiment aucune certitude absolue qu’un tel ordinateur soit créé et ensuite industrialisé, l’existence même de cette possibilité - même si elle est éloignée - a déjà changé le monde. Cela a déclenché des découvertes et des évolutions dans d'autres sous-domaines des QIS - à savoir la détection quantique et la métrologie, la communication quantique et les simulations quantiques - et des utilisations connexes qui ne peuvent être ni refusées ni ignorées. Nous nous trouvons, au pire, dans le cas d'un scénario à probabilité faible (ou plus exactement avec une temporalité éloignée) et impact fort. Donc personne, et surtout pas les acteurs liés à la sécurité, qu'ils soient publics ou privés, ne peut ni ne doit ignorer ce scénario.

Le monde imaginé d'un avenir incluant IA et quantique, ainsi que la course connexe au quantique, alimentent tous deux la course elle-même, lui donnant son élan, l'accélérant et l'intensifiant, par le biais de la recherche et des usages potentiels et réels envisagés.

C’est également l’une des conclusions du dernier rapport consensuel, conservateur et très prudent de l'US National Academies of Sciences, Quantum Computing: Progress and Prospects, publié en décembre 2018. Sous l’égide du Bureau du Directeur du renseignement national, le rapport conclut que

Constatation clé 7:… Bien que la faisabilité d'un ordinateur quantique à grande échelle ne soit pas encore certaine… La recherche en informatique quantique a des implications claires pour la sécurité nationale. Même si la probabilité de créer un ordinateur quantique en état de fonctionnement était faible, compte tenu de l'intérêt et des progrès réalisés dans ce domaine, il semble probable que cette technologie sera développée plus avant par certains États-nations. Ainsi, toutes les nations doivent planifier pour un avenir avec capacité de QC (quantum computing) accrue. La menace qui pèse sur la cryptographie asymétrique actuelle est évidente et motive les efforts pour passer à la cryptographie post-quantique… Mais les implications pour la sécurité nationale transcendent ces problèmes. Une question plus vaste, stratégique, concerne le futur leadership économique et technologique…. ”National Academies of Sciences, Quantum Computing: Progress and Prospects - p. 7-20.

Comme la course pour le quantique est un composant à part entière et du monde émergent de l’IA et du quantique et de la course elle-même, nous devons donc comprendre ses dynamiques, ses caractéristiques ainsi que les acteurs qui y prennent part.

Le but de cet article est donc de définir le cadre dans lequel la Course au Quantique peut être comprise et de présenter un outil adéquat pour gérer les multiples caractéristiques de cette course, à savoir la cartographie dynamique - graphes dynamiques pour les mathématiciens. Ce faisant, nous allons également construire certaines parties du graphe ou carte dynamique. Celles-ci nous permettront de commencer à analyser et comprendre ce qui se passe.

Read also the follow up articles adding to the mapping:

The UK National Quantum Technologies Programme

★ The Chinese BATX in the Race to Quantum Computing: from Research to Venture Capital through Drugs and Fintech

Compte tenu de l'ampleur de la course au quantique, il s'agit d'un travail en cours. La recherche devrait en outre être mise à jour en permanence, par de la veille. Cela nécessite donc un parrainage dans le cas une publication en libre accès et / ou une commande pour un usage spécifique et privé, en fonction de la stratégie des acteurs. Si cela vous intéresse de nous parrainer ou de nous passer commande, nous contacter.

Ici, comme exemples concrets de la carte dynamique illustrant la course au quantique, nous allons présenter une première série de vidéos montrant le déroulement de la course entre 1997 et 2028. Nous prendrons en compte certaines des caractéristiques identifiées dans la première partie de cet article, et nécessaires pour comprendre la course au quantique. Chaque vidéo est accompagnée d'une description classique de la partie correspondante de la course, avec les sources détaillées utilisées.

Chaque vidéo montre notamment comment l'ajout d'un nouvel acteur modifie les perspectives de la course. Pendant ce temps, l’outil de cartographie utilisé souligne l’importance d’utiliser une visualisation adéquate afin que nos perceptions de la course reflètent de manière aussi fidèle que possible ce qui se passe pour prendre des décisions éclairées.

De nombreux autres acteurs font partie de la course du Royaume-Uni à Singapour en passant par l'Australie, le Canada, la France, le Japon ou Israël, sans parler des autres sociétés privées allant de Google à Ali Baba, et devront être inclus dans le mapping de la course avant qu'une analyse concluante ne puisse être atteinte. Néanmoins, comme le lecteur le découvrira, les six cartographies dynamiques présentées ci-dessous fournissent déjà des éléments cruciaux de compréhension.

Comprendre la course au quantum

La première façon d’envisager la Course au Quantique est d’utiliser ce que l’on pourrait appeler un cadre classique: l’identification du financement public. C'est l'approche adoptée par Freeke Heijman-te Paske, ministère des Affaires économiques des Pays-Bas, "Global developments Quantum Technologies", 8 mai 2015 (ensuite présenté lors du lancement de l'UE en mai 2016), ainsi que par un document de McKinsey de 2015 estimant les dépenses annuelles en technologies quantiques non classifiées (les deux montrent des résultats similaires, et il est impossible de savoir qui a utilisé la recherche de qui).

Depuis lors, de nombreuses personnes ont utilisé ces mêmes chiffres, y compris dans le rapport de la NAS cité précédemment: par exemple, le U.K. Government Office for Science (bureau du gouvernement britannique pour la science), “The Quantum Age: Technological Opportunities”, 2016; Patrick Gill, “Here, There and Everywhere", Technology Quarterly, The Economist, 1er mars 2017; Crane et al., Évaluation de l'impact économique futur de la science de l'information quantique, IDA, août 2017.

Cependant, le premier problème avec les chiffres de Heijman-te Paske / McKinsey est qu’il nous est impossible d'identifier les sources. Bien que nous considérions leurs chiffres comme exacts pour 2015, néanmoins, il devient impossible de mettre à jour les estimations, alors que nous sommes quelques années plus tard. Il est donc difficile d'avoir une idée dynamique de l'évolution du financement quantique alors qu'il s'agit d'un élément crucial pour une course. 

Deuxièmement, la prise en compte principalement du financement public est semée d’embûches en ce qui concerne la course au quantique. En effet, toute enquête plus approfondie dans le monde quantique montre à quel point les efforts publics et privés sont étroitement liés. Ainsi, ne considérer que l'un ou l'autre effort ne peut, au mieux, que fournir une image partielle. En outre, les feedbacks positifs entre les deux ne peuvent pas être décrits et mis en évidence par des montants forfaitaires attribués à un pays. Pour illustrer ce propos, prenons l'exemple du Centre de recherche des Pays-Bas. QuTech.

QuTech  domine le domaine des technologies quantiques aux Pays-Bas et s’intéresse plus particulièrement à l’informatique quantique et à l’Internet quantique. Il a été fondé en 2013 par l'Université de technologie de Delft (TU Delft) et l'Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique appliquée. En 2015, il a reçu du gouvernement 146 millions d’euros sur 10 ans (168,6 millions de dollars) par l’intermédiaire de ce qui pourrait être considéré comme un programme cadre global pour la recherche quantique (Rapport annuel 2015 p. 7, 35). Il a donc été conçu comme un centre public-privé. Ses principaux partenaires privés et industriels sont Intel et Microsoft. Intel a annoncé un partenariat de collaboration d'une durée de 10 ans en 2015, doté d'un financement de 50 millions de dollars (Ibid.). Les projets QuTech cofinancés par Microsoft régulièrement (par exemple, le rapport annuel 2015). En 2018, la société américaine a créé son propre laboratoire de recherche quantique à l’Université de Delft, à la Station Q Delft, et à l’initiative QuTech de Microsoft et de l’institut quantique de l’Université de Delft, qui collaborera activement au développement de qubits topologiques (QuTech News, 1er juin 2018). 

Ainsi, devrions-nous conserver un cadre de financement public classique, comment classer QuTech? Si nous considérions les Pays-Bas comme une unité d'analyse, devrions-nous ne considérer que les 168,6 millions de dollars sur dix ans, plus un financement annuel «habituel» pour la recherche quantique à travers le pays? Mais alors, comment devrions-nous considérer la participation industrielle privée dans QuTech, qui est non seulement importante en termes de financement, mais également d'accès aux installations, de fertilisation croisée de la recherche et éventuellement de résultats concrets?

En outre, d'autres subventions, récompenses et projets contribuent également au financement des recherches de QuTech. Par exemple, à la fin de 2015, QuTech a obtenu un financement de cinq ans de l’activité américaine IARPA (American Intelligence Advanced Research Projects) afin de «développer un circuit supraconducteur à 17 qubits corrigé des erreurs, ainsi que l’électronique et les logiciels nécessaires à son contrôle». LogiQ. Cette nouvelle activité, «lancée en avril 2016, est un partenariat de QuTech avec Zurich Instruments et l'ETH Zurich» (rapport annuel 2015).

Devons-nous donc compter ce financement comme américain, ou devons-nous le partager entre les Pays-Bas et la Suisse? Mais si nous choisissons la deuxième option, ne perdons-nous pas certaines informations car, à la fin du projet, les États-Unis bénéficieront également de la recherche financée?

En utilisant QuTech ainsi que d’autres, d’une part, en s’appuyant sur l’excellent Conférence internationale sur l'informatique quantique (ICoCQ) tenus à Paris à la fin du mois de novembre 2018, les communications qui y ont été présentées, ainsi que des discussions avec des scientifiques, ont également permis d'identifier les caractéristiques essentielles de la Race for Quantum. 

Les principales caractéristiques de la Race for Quantum que nous devons prendre en compte sont les suivantes:

  1. Existence d'un cadre stratégique global public (ou non) pour un pays donné;
  2. Financement public annuel habituel de la recherche pour un acteur donné;
  3. Liens public-privé, recherche-industrie, finance-industrie-recherche (notamment à différents stades du capital-risque);
  4. Liens transfrontaliers (ce qui implique de pouvoir ensuite prendre en compte les risques industriels ainsi que les risques de sécurité nationale souverains);
  5. Le début des efforts (quand a-t-il commencé?), Car le temps accumulé, le financement accumulé, la recherche et la notoriété comptent;
  6. Si le financement compte, les talents le sont aussi. Les deux doivent être capturés;
  7. Compte tenu de la pénurie de talents, la cartographie doit permettre de capter autant que possible les talents de demain;
  8. La communication compte aussi (capturer l’imagination - voir article précédent), il faut donc pouvoir rendre compte de cette dimension;
  9. Autres éléments que nous développons actuellement;
  10. Tous ces éléments doivent être analysés de manière dynamique, c'est-à-dire que les données doivent être collectées au fil du temps.

Nous devrons intégrer le plus grand nombre possible de ces spécificités dans un état des lieux pour le rendre significatif du point de vue de la race. Cela nous permettra ensuite de surveiller correctement la course. 

Il convient toutefois de souligner que la découverte scientifique et la créativité technique ne sont pas nécessairement une conséquence du montant des fonds disponibles ou du nombre d'articles scientifiques publiés. Si ces deux derniers éléments sont des mesures utiles du degré d’engagement des acteurs vis-à-vis de QIS, et augmentent potentiellement les chances de voir les plus engagés être au sommet de la course, il n’ya pas non plus de fatalité ici. Des solutions révolutionnaires dans QIS peuvent très bien émerger d’un petit laboratoire et / ou d’un génie qui n’est pas (encore) intégré dans la course ou intégré en tant que petit joueur. 

L'outil: Logiciel de visualisation de graphes dynamiques

Comme nous devons examiner les éléments ainsi que les liens entre eux, cela signifie que nous pouvons représenter notre problème de cartographie de nos acteurs et de leurs interactions dans un graphique:

"UNE réseau [ou graphique] est un ensemble d'éléments,… sommets ou parfois noeuds, avec des connexions entre eux, appelés bordsou des liens. (Mark Newman, “La structure et la fonction des réseaux complexes“, Revue SIAM 56, 2003, 167-256, pp.168-169).

De ce fait, nous pourrons tirer parti de la théorie des graphes - le cas échéant - ainsi que des outils associés. 

Dans notre cas, nous utiliserons open source et libre Gephi, qui est un «logiciel de visualisation et d’exploration pour tout type de graphes et de réseaux», car il permet également une analyse dynamique des graphes, ce qui est nécessaire à notre objectif. C'est le même logiciel que nous utilisons pour cartographier les problèmes et pour analyser l'influence des scénarios, ainsi que pour identifier les indicateurs d'avertissement.

En mappant la course au quantum, une mesure de l'importance des acteurs sera exprimée par la taille des nœuds, classés en fonction du financement reçu. En d'autres termes, plus un acteur ou un cadre reçoit de fonds, plus le nœud est large. Tous les autres nœuds sont redimensionnés en conséquence. Pour les lecteurs doués en mathématique, cela signifie que la taille des nœuds est classée en fonction de la pondération en degrés.

De même, l'épaisseur du bord (la flèche reliant les nœuds) représente le montant annuel du financement et varie relativement en fonction du montant annuel du financement de la cartographie. 

Cartographie des acteurs de la course au quantum

Compte tenu de la portée et de l'étendue de la carte, nous nous concentrons ici uniquement sur quelques acteurs, ce qui vise également à démontrer l'intérêt d'utiliser un graphique dynamique et d'intégrer les caractéristiques identifiées ci-dessus.

Nous détaillerons d’abord la carte des Pays-Bas, QuTech et QuSoft, à laquelle nous avons ajouté le financement de l’UE pour être complet.

Nous ajouterons ensuite une cartographie partielle pour l’Allemagne, en mettant exclusivement l’accent sur la dernière décision du gouvernement en ce qui concerne un cadre global, sans toutefois détailler tous les acteurs allemands. Nous ajouterons ensuite de la même manière les États-Unis, qui se concentrent à nouveau sur les efforts du gouvernement américain pour lancer un cadre global quantique, n'incluant donc ni des efforts militaires inconnus et classifiés, ni une implication privée. Ensuite, toujours à titre de comparaison, nous ajouterons le plus exhaustivement possible la Chine, en utilisant principalement l'excellent rapport rédigé par Elsa B. Kania et John K. Costello pour CNAS. Ces données devraient idéalement être révisées pour inclure quelques autres éléments manquants, liés à notre cadre ou aux évolutions survenues depuis la publication du rapport de la CNAS.

Ensuite, pour donner au moins un exemple de l’importance de la recherche privée dans le domaine de la haute technologie, nous allons inclure American IBM.

Enfin, parce que nous avons ici un perturbateur potentiel de la course, notamment lorsque la compétition en sera à ses derniers stades, nous ajouterons le fonds Mega High Tech Fund, lancé par la Banque japonaise Softbank.

Quantum aux Pays-Bas: QuTech et QuSoft

Notre première cartographie se concentrera sur les Pays-Bas, QuTech, en utilisant les données et les sources détaillées ci-dessus, ainsi que les efforts ultérieurs, cette fois en termes de développement de Quantum Software via le centre de recherche dédié. QuSoft.

Les Pays-Bas étant situés dans l'UE, nous devons également obtenir une cartographie appropriée des données relatives aux investissements de l'UE dans Quantum, comme détaillé ci-dessous.

Les arêtes sont pondérées en fonction du financement annuel, en millions de USD (convertis au moment de la rédaction), lorsque les données sont disponibles. Si ce n'est pas le cas, un poids de 1 est attribué pour montrer l'existence d'une relation. Seuls les fonds engagés dans les programmes sont pris en compte, ce qui explique pourquoi certains bords disparaissent avec le temps.

Pour la période 2010 à 2028, la course au quantum pour les Pays-Bas, QuTech et Qusoft, compte tenu des caractéristiques énumérées ci-dessus de 1 à 5, ainsi que de 9 (dynamique) ressemble à la vidéo ci-dessous.

The Race to Quantum: L'UE et les Pays-Bas - Vidéo 1

L'Union européenne: le navire amiral quantique

Avant le lancement d’une stratégie coordonnée, selon Freeke Heijman-te Paske (Ibid, diapositive 8), l’UE, par le biais de divers programmes de la Commission européenne, a consacré aux technologies quantiques: 17,5 millions € (19,9 millions USD) entre 1997 et 2002; 30,5 millions d'euros (34,7 millions de dollars) entre 2002 et 2007; 45,6 millions d'euros (51,8 millions de dollars) entre 2007 et 2014; 31,8 millions d'euros (36,2 millions de dollars) entre 2014 et 2018. 

Le 29 octobre 2018, l’Union européenne a lancé son Quantum Flagship, ce qui représente une initiative d’un milliard d’euros (1,1467 milliard de dollars) sur 10 ans. Toutefois, l'UE ne finance que la moitié du montant total et les pays d'origine des laboratoires candidats à un financement devront financer l'autre moitié (Davide Castelvecchi, «L'Europe présente ses premières cartes avec un pari quantitatif d'un milliard d'euros“, La nature29 octobre 2018, Page officielle de l'UE sur Quantum Flagship). Ainsi, le financement purement européen ne représente réellement que 500 millions d'euros sur 10 ans.

Le programme phare de l'UE Quantum est construit autour de cinq dimensions: «Communication quantique (QComm), Informatique quantique (QComp), Simulation quantique (QSim), Métrologie quantique et détection (QMS) et enfin, Science fondamentale (BSci)», qui diffère légèrement approche américaine, mais où nous trouvons néanmoins les mêmes domaines fondamentaux (Maison Blanche, Aperçu stratégique national pour la science de l'information quantique, 2018). Pour la phase de «démarrage», qui devrait durer trois ans, c'est-à-dire jusqu'en septembre 2021, 20 projets ont été sélectionnés avec un budget global de 132 millions d'euros, couvrant toutes les technologies quantiques (communiqué de presse).

Sur les 100 millions d'euros, ou plutôt les 50 millions d'euros, disponibles par an sur 10 ans, le financement de 132 millions d'euros (150,4 millions de dollars) pour les trois premières années signifierait que 168 millions d'euros (84 pour l'UE et 84 pour membres) n’ont pas encore été investis. On peut se demander pourquoi il y a un tel écart et quelle est la voie à suivre.

Cela pourrait potentiellement commencer à mettre en évidence deux problèmes connexes qui pourraient toucher de manière inégale les régions, les pays et les entreprises: premièrement, le manque relatif de talents et deuxièmement, l’absence d’un écosystème suffisamment prospère pour permettre une recherche et une innovation appropriées sur le terrain, ainsi que des applications. et utilisation. Dans le cas spécifique du financement de l'UE, les procédures notoirement lourdes, complexes, coûteuses et particulières de demande de financement, encore plus dans le cas du Flagship s'il doit être mis en parallèle avec un processus similaire au sein des États membres, peuvent également jouer son rôle. partie.

En ce qui concerne les talents, le programme phare Quantum vise à impliquer «la communauté quantique au sens large, avec plus de 5 000 chercheurs européens du monde universitaire et industriel, cherchant à placer l’Europe à la pointe de l’innovation Quantum» (communiqué de presse). Nous notons ici un écart intéressant en termes de chiffres. Cade Metz, du New York Times, a en effet souligné que «selon certains, moins d’un millier de personnes dans le monde peuvent prétendre mener des recherches de pointe sur le terrain» («La prochaine pénurie de talents technologiques: des chercheurs en informatique quantique“, 21 octobre 2018). Todd Holmdahl, vice-président de Quantum chez Microsoft Corporation, estime dans son rapport que Témoignage écrit au Comité sénatorial américain sur l'énergie et les ressources naturelles (Audience consacrée à l'examen des efforts du ministère de l'Énergie dans le domaine de l'information quantique)
Science, 25 septembre 2018), que:

«Aujourd'hui, moins d'un scientifique sur 10 000, et encore moins d'ingénieurs, ont la formation nécessaire pour exploiter les outils quantiques».

Ainsi, la formation de scientifiques, d'ingénieurs et, plus largement, d'utilisateurs potentiels des technologies quantiques fait pleinement partie de la course au quantum et pourrait faire dérailler les meilleurs efforts si elle n'est pas envisagée.

Allemagne

En août 2018, l’Allemagne a annoncé une initiative quantique de 650 millions d’euros (745,9 millions de dollars - tarif du 7 nov. 2018), le programme-cadre «Quantentechnologien - von den Grundlagen zum Markt”(Technologies Quantum - des bases aux marchés - voir le pdf officiel de 48 pages), qui couvre les années 2018-2022, soit quatre ans (voir aussi Andreas Thoss, “650 millions d'euros pour la recherche quantique en Allemagne“, LaserFocusWorld, 28 septembre 2018). Ce programme est un effort combiné du ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche, du ministère de l'Économie, du ministère de l'Intérieur et du ministère de la Défense (Thoss, Ibid.).

S'ajoutant aux 100 millions d'euros par an (114,7 millions de dollars) de fonds publics consacrés à la recherche quantique (ibid.), L'Allemagne investit donc 262,5 millions d'euros par an (301,24 millions de dollars) dans les QIS.

À cela, il convient d'ajouter le financement qui sera fourni par le produit phare de l'UE Quantum (voir ci-dessus).

Fait intéressant, et conformément à notre point concernant l'importance de comprendre et d'imaginer un monde Quantum futur, ainsi que de la nécessité de développer une main-d'œuvre éduquée Quantum, le cadre allemand inclut une dimension liée à l'explication de QIS à la population (Ibid.) .

En conséquence, la course pour Quantum se présente désormais comme suit:

La course au quantum: l'UE, les Pays-Bas et l'Allemagne - Vidéo 2

Les Etats Unis

Les États-Unis soutiennent la recherche quantique au cours des 20 dernières années (groupe de travail inter-agences sur les QIS, «Faire progresser la science de l'information quantique: défis et possibilités à l'échelle nationale“, 22 juillet 2016). Plus récemment et progressivement, il a commencé à intégrer son soutien dans un effort plus concerté.

En 2009, les États-Unis ont développé un «Vision fédérale pour la science de l'information quantique”. Par la suite, une coordination fédérale interinstitutions sur la recherche quantique, le groupe de travail interinstitutions (QIS), a été créée en octobre 2014 (Olivier Ezratty, «Qui gagnera la bataille de l'ordinateur quantique?“, La Tribune,25 juillet 2018). Il visait à élaborer et à coordonner des politiques, des programmes et des budgets pour la recherche QIS et comprenait des «participants des ministères du Commerce, de la Défense et de l’Énergie; le bureau du directeur du renseignement national; et la National Science Foundation »(Demande d'informations sur l'informatique quantique et les besoins de l'industrie américaine, 2015). Grâce à ces programmes et à d’autres programmes, en 2016, «la recherche fondamentale et appliquée sur les QIS financée par le gouvernement fédéral» était «de l’ordre de 200 millions de dollars par an» (Groupe de travail interinstitutions sur les QIS, «Faire progresser la science de l'information quantique:…) Notons que Freeke Heijman-te Paske (Ibid.) Estime le financement annuel américain à 2015 à 360 millions d’euros (environ 409 millions de dollars), soit deux fois plus que ce que l’American Interagency Working Group estime. Nous utiliserons le chiffre américain, compte tenu de l'absence de sources dans le document des Pays-Bas.

Enfin, à l'automne 2018, le QIS a véritablement commencé à bénéficier d'une stratégie nationale non seulement des agences fédérales, mais également des industries, ce que nous appelons ici un cadre global. Il est fort probable que la tension croissante avec la Chine, ainsi que les efforts et le succès de la Chine sur le terrain et dans d’autres domaines cruciaux de la haute technologie tels que l’IA aient joué un rôle dans la préoccupation américaine.

Le 24 septembre 2018, le Bureau de la politique de la science et de la technologie de la Maison-Blanche (OSTP) a convoqué une réunion pour «faire progresser le leadership américain dans la science de l'information quantique» (QIS), qui a rassemblé des «fonctionnaires de l'administration», y compris des «représentants du Pentagone, Sécurité nationale Agence, Conseil national de sécurité de la Maison-Blanche, NASA et les ministères fédéraux de l'énergie, de l'agriculture, de la sécurité intérieure, de l'État et de l'intérieur, «des experts universitaires dans le domaine de l'informatique quantique et des entreprises leaders telles que Google et IBM», ainsi que «JPMorgan Chase & Co "," Honeywell International Inc., Lockheed Martin Corp, Goldman Sachs Group Inc., AT & T Inc., Intel Corp, Northop Grumman Corp "(Nick Whigham,"La course internationale à la construction d'un ordinateur quantique se réchauffe avec le sommet de la Maison Blanche“, news.com.au25 septembre 2018; David Shepardson, «Les entreprises clés vont assister à la réunion sur l'informatique quantique à la Maison Blanche», Reuters24 septembre 2018).

Ce jour-là, la Maison Blanche a publié le Aperçu stratégique national pour la science de l'information quantique, qui vise à «maintenir et développer le leadership américain en matière de QIS afin de permettre aux futurs progrès et à la protection de la science et de la technologie créées grâce à cette recherche…“.

Quelques jours avant, le 13 septembre, la Chambre des représentants approuvé la "HR 6227: Loi sur l'initiative nationale quantique"À" fournir un programme fédéral coordonné pour accélérer la recherche et le développement quantiques pour la sécurité économique et nationale des États-Unis ", et" autoriser trois agences - le Department of Energy (DOE), l'Institut national de la normalisation et de la technologie (NIST) ), et la National Science Foundation (NSF) «dépensent ensemble 1,275 milliard de dollars entre 2019 et 2023 en recherche quantique», c’est-à-dire au cours des cinq premières années de l’initiative décennale (Gabriel Popkin, «Mise à jour: la physique quantique attire l'attention - et de meilleures perspectives de financement - au Congrès“, Science27 juin 2018). Pendant ce temps, le ministère de la Défense (DoD) joue également un rôle dans la promotion et le développement de la QIS avec son propre budget (Will Thomas, «Trump signe la loi d'autorisation de la défense nationale pour l'exercice 2019 ", Institut américain de physique17 août 2018).

Sans compter le Pentagone, nous avons donc une dépense annuelle de 255 millions de dollars, soit une augmentation de 27,5% par rapport à la dépense annuelle estimée de l'IQE de 2016. 

Outre ou plutôt avec ce programme fédéral, les États-Unis accueillent un grand nombre des plus grandes entreprises travaillant sur QIS - Alphabet (Google), Intel, IBM, Honeywell, Hewlett Packard, Microsoft, AWS (Amazon), ainsi que des startups prometteuses telles que Rigetti et IonQ.

Se concentrer sur le programme fédéral - en gardant ainsi à l’esprit que cela ne représente pas exactement la réalité de l’effort américain dans la Quantum Race, étant donné que le secteur privé ne peut être fondamentalement exclu, comme le montre la vidéo 5 ci-dessous, notre cartographie se présente désormais comme suit ( notons qu'en l'absence de chiffre sur la recherche quantique après les cinq premières années du cadre global, nous n'en avons pas ajouté, lorsque le financement existera probablement):

The Race to Quantum: L'UE, les Pays-Bas, l'Allemagne et les États-Unis - Vidéo 3

Chine

Les données pour la Chine sont extraites de l’excellent rapport rédigé par Elsa B. Kania et John K. Costello, HEGEMONIE QUANTIQUE? Les ambitions de la Chine et le défi du leadership américain en matière d'innovation, CNAS, septembre 2018.

À ceux-ci, nous avons ajouté l'estimation de Freeke Heijman-te Paske pour 2015 que nous avions provisoirement évaluée, en plus d'autres financements plus récents, compte tenu de l'intention déclarée de la Chine de devenir un leader des nouvelles technologies, y compris les QIS.

Pour le financement le plus récent, il convient de noter en particulier que, selon une introduction de Pan Jianwei (le scientifique responsable de l’effort Quantum chinois) à la Conférence d’étude de la théorie du groupe central du comité municipal de Hefei sur la communication quantique (également citée par Kania & Costello), fn 83):

«Il est prévu d’investir 100 milliards de yuans sur cinq ans [14,39 milliards de dollars sur cinq ans, soit 2,878 milliards de dollars par an] pour le Laboratoire national d’information quantique à Hefei» Introduction Pan Jianwei. Reporter Zhang Pei, Anhui Business Daily, 24 mai 2017.

Outre ces financements publics et publics, les géants chinois de la haute technologie s’engagent également pour QIS, notamment Ali Baba et Baidu (Kania & Costello, Ibid.) (Ces éléments ne sont pas inclus dans la cartographie à ce stade).

Pendant ce temps, les administrations des provinces promeuvent les efforts pour développer des applications QIS, notamment par le biais de la fusion civilo-militaire et des très grands consortiums militaires (Kania & Costello, Ibid.).

En conséquence, la course à la concurrence pour Quantum, axée sur ce que nous savons du financement public de la Chine, se présente désormais comme suit:

La course au quantum: l'UE, les Pays-Bas, l'Allemagne, les États-Unis et la Chine - Vidéo 4

Comme nous le voyons avec chacun des acteurs que nous avons ajoutés à notre cartographie, les perspectives de la course changent considérablement. Ce qui est particulièrement intéressant avec l’utilisation d’un graphique dynamique pour cartographier visuellement les acteurs, c’est que ce qu’il reste en général d’énormes sommes d’argent que nous avons du mal à comprendre vraiment, devient immédiatement comparable et compréhensible. En effet, l'utilisation de bords pondérés et de degrés pondérés pour la taille des acteurs implique que les comparaisons sont automatiquement intégrées dans les perspectives visuelles de la carte.

En attendant, le nombre de nœuds, ici principalement les laboratoires de recherche et les programmes gouvernementaux, nous aide à mieux comprendre l’idée des écosystèmes.

Quantum IBM

Pour donner une meilleure idée des types d’acteurs en concurrence et qui collaborent et des enjeux, malgré notre carte encore très incomplète, nous ajouterons un acteur informatique privé.

Nous avons choisi IBM, notamment parce qu’il s’agit d’un acteur très avancé en matière de QIS. 

IBM, une société américaine, a commencé ses recherches sur l’informatique quantique vers 1996 («IBM libère les capacités de l'informatique quantique et lève les limites de l'innovation“, 4 mai 2016).

Le 4 mai 2016, il a lancé Expérience IBM Quantum (Communiqué de presse). Grâce à cette plate-forme en nuage, il a mis à la disposition du public et de ses clients ses ordinateurs quantiques, ce qui a permis leur utilisation, ce qui est fondamental dans la course au quantum, comme nous l'avons vu. En 2017, la recherche en informatique quantique IBM est devenue IBM Q, une nouvelle division. En décembre 2018, deux ordinateurs 5 Qubits et un ordinateur 14 Qubits sont disponibles pour un usage public, un ordinateur 20 Qubits est réservé aux clients, tandis qu'un simulateur de 32 Qubits est également en ligne (IBM Q). 

Selon le rapport annuel d'IBM (publié en avril 2018), «plus de 75 000 utilisateurs ont effectué plus de 2,5 millions d'expériences quantiques. Une douzaine de clients, dont les partenaires JPMorgan Chase, Daimler AG, Samsung et JSR, explorent désormais des applications pratiques ». D'après les données d'IBM, en novembre 2018, comme le montre la capture d'écran ci-dessous, 572 945 expériences ont été exécutées par différents utilisateurs sur leurs machines (Expérience IBM Q). 

Harriet Green, présidente et chef de la direction d’IBM Asia Pacific, a déclaré: «Ces cinq dernières années, IBM a investi plus de 38 milliards de dollars dans ces nouvelles fonctionnalités» (Jessa Tan, «IBM envisage l'informatique quantique dans cinq ans“,  CNBC30 mars 2018).

La Race to Quantum ressemble maintenant à celle présentée dans la vidéo ci-dessous.

The Race to Quantum: L'UE, les Pays-Bas, l'Allemagne, les États-Unis, la Chine et IBM - Vidéo 5

La vidéo montre la prédominance actuelle des États-Unis grâce à son industrie informatique géante. En ajoutant les entreprises numériques non moins géantes chinoises, compte tenu notamment de leurs efforts pour offrir également une plate-forme informatique quantique sur le cloud (par exemple: Ordinateur quantique supraconducteur Alibaba-CAS - SQC), mettant ainsi directement en concurrence IBM, ainsi que la comptabilisation d’autres éléments et caractéristiques de la course, pourraient encore une fois modifier les perspectives de la course.

Pour l'instant, passons à un autre type d'acteur, la finance et plus spécifiquement les fonds.

Vision Fund - Lancer le Japon, l'Arabie saoudite et les Emirats Arabes Unis dans les technologies quantiques

En 2016 et 2017, la controversée banque japonaise Softbank a créé 100 milliards de dollars de méga high tech “Fonds Vision"(Jonathan Guthrie et Sujeet Indap,"Lex en profondeur: le problème de crédibilité de SoftBank“, Le Financial Times17 décembre 2018). Softbank n'est notamment que le principal actionnaire de la société chinoise Ali Baba et détenait 29,11% du géant chinois le 2 novembre 2018 (Kristina Zucchi, «Les 5 principaux actionnaires d'Alibaba (BABA)“, Investopedia). 

Annoncé le 14 octobre 2016, Vision Fundde La première clôture majeure a eu lieu en mai 2017 et la clôture finale en mai 2018 (Arash Massoudi, Leo Lewis et Patrick McGee, «Daimler mène les nouveaux investisseurs dans la clôture du fonds Vision, doté de 100 milliards de dollars“, Le Financial Times10 mai 2018).

À l’origine de Vision Fund se trouvait la réunion de Masayoshi Son, investisseur japonais en technologie milliardaire, fondateur, président-directeur général de Softbank et du prince saoudien Mohammed bin Salman al-Saud, également connu sous le nom de MBS (Arash Massoudi, Kana Inagaki et Simeon Kerr). , “Le mariage de 100 milliards de dollars: comment le fils de SoftBank a affronté un prince saoudien“, Le Financial Times, 19 octobre 2016). 

En tant qu'investisseurs majeurs, nous retrouvons donc non seulement le royaume saoudien mais également les Émirats arabes unis, deux grands pays du Golfe qui doivent se diversifier à partir du pétrole. Le fonds est «soutenu par un engagement de 45 milliards de dollars du fonds d'investissement public du royaume [saoudien]», ce qui représente 45% du total (17 milliards de dollars d'actions et une dette de 28 milliards de dollars), et par un engagement de 15 milliards de dollars des Émirats arabes unis. Mubadala Investment Company à Dhabi, soit 15% du total (9,3 milliards USD de dette et 5,7 milliards USD de capitaux propres) (Andrew Zhan et Adam Augusiak-Boro, «SoftBank: Vision ou illusion», Equity-ZenAoût 2018, à l'aide des données de recherche 2017 de FT). Les liens entre Softbank et l'Arabie saoudite sont suffisamment solides pour avoir été réaffirmés le 5 novembre 2018, malgré l'affaire Khashoggi (Kana Inagaki, Ibid.).

D'autres investisseurs vont de Apple à Daimler en passant par Foxconn taïwanais (Massoudi et al., «Daimler…», Ibid.).

Vision Fund est le fonds «le plus important au monde dans le domaine de la technologie» (Kana Inagaki, «SoftBank réaffirme ses liens d'investissement avec l'Arabie saoudite »Le Financial Times5 novembre 2018). Il détient déjà 25% des BRAS, le fabricant de puces britannique, à titre de contribution en nature de Softbank. Incidemment, notez que ARM est l’un des candidats choisis par l’European Processor Initiative (EPI) dans la course à l’exascale computing (Leslie Versweyveld, “L'Initiative européenne des processeurs (EPI) pour développer le processeur qui sera au cœur de l'effort européen en matière de supercalculateur exascale“, e-IRG10 avril 2018; Hélène Lavoix, “Gagner la course à l'informatique exascale - Intelligence artificielle, puissance de calcul et géopolitique (4)“, The Red (Team) Analysis Society24 septembre 2018).

Bien que Vision Fund s'intéresse à toutes les technologies susceptibles «d'accélérer la révolution de l'information» et non spécifiquement quantiques (site Web), compte tenu de sa taille et du montant de son investissement minimal (Andrew Zhan et Adam Augusiak-Boro, «SoftBank: Vision ou illusion ", Equity-Zen, Août 2018), il pourrait néanmoins avoir un impact énorme sur QIS.

En effet, si les technologies quantiques ne sont pas mentionnées sur Le site de Vision Fund, les médias spécialisés ont signalé en 2017 la participation du Fonds dans les technologies quantiques. Selon Bloomberg Quint, "Shu Nyatta, qui aide à investir de l'argent pour le fonds, a déclaré que le groupe souhaitait trouver et soutenir l'entreprise dont le matériel ou le logiciel d'informatique quantique fonctionnant deviendrait la" norme industrielle de facto "(Jeremy Kahn,"Le fonds Vision de SoftBank envisage un investissement dans l'informatique quantique,” Bloomberg Quint26 juin 2017):

«Nous sommes heureux d’investir suffisamment pour créer cette norme autour de laquelle toute l’industrie peut s’unir», a déclaré Shu Nyatta, Vision Fund, rapporté par Bloomberg, Ibid.

L'impact pourrait être d'autant plus important qu'un deuxième fonds de 100 milliards de dollars supplémentaires semble être prévu, où l'Arabie saoudite investirait à nouveau de manière égale (Riad HamadeMatthew Martin, et Archana Narayanan, “L'Arabie Saoudite double la mise de SoftBank avec 45 milliards de dollars supplémentaires“, Bloomberg5 octobre 2018). 

Comme Vision Fund ne semble pas encore avoir investi dans QIS, celui-ci n’est inclus dans la cartographie qu’en tant qu’acteur «prêt à entrer dans la course». Toutefois, il ne faut pas l’ignorer, car c’est un joueur potentiellement très perturbateur compte tenu de son poids et de ses investisseurs. En effet, on peut s'interroger sur les conséquences politiques, stratégiques, financières et industrielles potentielles de voir Vision Fund entrer massivement dans le capital d'une entreprise sensible à la sécurité, ou ne pas entrer dans son capital mais favoriser un concurrent, par exemple d'un pays adverse. Le potentiel et l’influence changeante de l’Arabie saoudite et des Émirats arabes unis doivent également être soulignés et méritent une analyse stratégique détaillée (à venir).

Voici donc notre cartographie incluant le méga Fonds Vision. Notez que les bords de Vision Fund correspondent à des investissements en capital et non à des investissements ou financements annuels comme pour le reste de la cartographie. Néanmoins, pour le fonds, nous l'avons conservé, l'investissement en capital représentant également une influence continue et des bénéfices futurs.

The Race to Quantum: L'UE, les Pays-Bas, l'Allemagne, les États-Unis, la Chine, IBM et Vision Fund - Vidéo 6

Tout au long de ces cartographies, nous avons montré la complexité de la course aux technologies quantiques, en soulignant l’importance de les cartographier avec un outil approprié. Une analyse et une conclusion plus poussées exigeraient de compléter la cartographie, ainsi que d’inclure pleinement toutes les caractéristiques de la course. Considérant les enjeux, il s’agit d’un outil que chaque joueur devrait utiliser avant de prendre des décisions stratégiques.

Image en vedette: “Majoranas on Honeycomb” de Jill Hemman - Les images ORNL Art of Science présentent des effets de visualisation et de recherche sur les neutrons - Le choix du directeur de 2018 - Cette visualisation illustre la dispersion de neutrons (ligne bleue) sur un matériau en nid d'abeille semblable au graphène, produisant une excitation se comportant comme un fermion de Majorana - une particule mystérieuse qui est aussi sa propre antiparticule (onde verte). La visualisation prend en charge les recherches d'Arnab Banerjee, de Mark Lumsden, d'Alan Tennant, de Craig Bridges, de Jiaqiang Yan, de Matthew Stone, de Barry Winn, de Paula Kelley, de Christian Balz et de Stephen Nagler. Domaine public.

Bibliographie sélectionnée

Académicien de la CAS invité à la conférence sur la communication quantique de la théorie du groupe central du comité municipal de Hefei”[中科院 院士 做客 合肥 中心 理论 学习 会 子 通信], Anhui Business Daily, 24 mai 2017.

Crane et al., Évaluation de l'impact économique futur de la science de l'information quantique, IDA, août 2017.

Service de recherche du Congrès, Science fédérale de l'information quantique: un aperçu, 2 juillet 2018.

Kania, Elsa B. et John K. Costello, HEGEMONIE QUANTIQUE? Les ambitions de la Chine et le défi du leadership américain en matière d'innovation, CNAS, septembre 2018.

Académies nationales des sciences, de l'ingénierie et de la médecine. 2018. Quantum Computing: Progress and Prospects. Washington, DC: La presse des académies nationales. https://doi.org/10.17226/25196.

Newman, Mark, “La structure et la fonction des réseaux complexes“. Revue SIAM 56, 2003, 167–256, pp.168-169

Office gouvernemental britannique pour la science, “L'âge quantique: opportunités technologiques”, 2016

A propos de l'auteur: Dr Helene Lavoix (MSc PhD Lond)

Dr Hélène Lavoix, PhD Lond (Relations internationales), est le directeur de The Red (Team) Analysis Society. Elle est spécialisée dans la prospective stratégique et l'alerte en matière de sécurité nationale et internationale. Elle se concentre actuellement sur l'intelligence artificielle, la science quantique et la sécurité. Elle enseigne au niveau Master à SciencesPo-PSIA.

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2 commentaires

  1. Comment expliquez-vous l'argent du budget noir pour les programmes secrets de contrôle de la qualité qui sont sûrement en place depuis de nombreuses années? Ignorer les programmes secrets dont les budgets sont pratiquement illimités semble plutôt un simple oubli de la part de l'auteur. J'ai vu le même problème dans le dernier livre de Kai-Fu Lee sur l'IA. Il traite l'IA comme se produisant dans un vide complet de programmes secrets.

    1. Bonjour,

      Merci pour votre commentaire. Les programmes cachés étant par essence cachés, ils ne font pas partie de ce que l'on peut considérer avec des données publiques à source ouverte et dans des analyses publiques. Cependant, le même traitement étant accordé à chaque acteur, cela rétablit une mesure d'équité. C’est un fait de recherche, on n’a jamais accès à tous les éléments et données. Par exemple, de nombreuses sources et documents restent classés au fil des décennies. Ce qui compte, c’est d’obtenir un cadre aussi représentatif que possible de la réalité et suffisamment bon pour permettre une compréhension, une évaluation suffisamment bonne et, par conséquent, une réponse appropriée.

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