par Nima Leclerc
18 mai 2022
Lorsque les gens pensent à la concurrence de haute technologie avec la Chine, ils pensent généralement à l'espace.Mais alors que Moon Landings et Mars Missions pourraient capturer l'imagination compétitive, il y a une course technologique encore plus grande, mais beaucoup moins appréciée: Computing quantum.Cela a des implications majeures sur la sécurité nationale: une cyberattaque propulsée par l'informatique quantique contre les États-Unis pourrait être pire par ordre de grandeur qu'une attaque conventionnelle, entraînant des perturbations du réseau électrique national ou des milliards de dollars de pertes à une seule institution financière.
Les ordinateurs quantiques ont le potentiel de rompre le cryptage RSA, le protocole qui sous-tend presque tout le codage sécurisé des informations bancaires, des secrets militaires sensibles et l'accès aux réseaux d'énergie.Par conséquent, une cyber-attaque lancée avec un ordinateur quantique laisserait tous les systèmes dépendants du cryptage RSA aujourd'hui vulnérable, y compris le cryptage AES-256 utilisé lourdement par le U.S.militaire.Pour protéger la sécurité nationale, les États-Unis doivent continuer à fabriquer des protocoles de chiffrement quantum-safe pour se défendre contre de telles attaques.
Contrairement aux ordinateurs classiques où les informations sont codées dans des bits individuels qui peuvent être dans l'état «0» ou «1», les ordinateurs quantiques codent les informations dans des mélanges de «0» et «1» des états ou qubits.Le contrôle de plusieurs qubits pour parler les uns avec les autres génère un enchevêtrement, où les informations sont maintenant codées dans les interactions entre les qubits.Cela augmente le nombre possible d'états codés de façon exponentielle, permettant des accélération exponentielle sur certaines tâches de calcul.
Le décryptage des informations sensibles à l'aide de ressources de calcul actuelles prendrait des milliers d'années, mais prendrait moins de quelques jours sur un ordinateur quantique.Cela signifie qu'une cyberattaque majeure pourrait être réalisable sur ces machines en raison de leur capacité à décrypter facilement les informations exponentiellement plus rapides que leurs homologues classiques.
Comme l'intelligence artificielle et les communications 5G, la détection quantique, l'informatique et les communications sont des technologies émergentes qui domineront lentement tous les aspects de notre vie dans un avenir proche.
Les ordinateurs quantiques ont un grand potentiel pour sauver des vies en craquant des problèmes de calcul qui autrement prendraient l'âge de l'univers pour résoudre, comme la conception efficace de nouveaux médicaments et la prévision des catalyseurs plus efficaces pour fertiliser.Mais s'ils sont utilisés néfastes par nos adversaires, de nouveaux types de cyberattaques pourraient devenir plus répandus et finalement compromettre la sécurité nationale.
La stratégie de la Chine à l'innovation quantique se concentre sur le partenariat public-privé et le centre de la technologie en tant que priorité nationale.Son initiative «Made in China 2025» a augmenté le financement des entreprises comme Alibaba et Origin Quantum dans ce domaine et a subventionné des milliards de dollars d'investissements annuels, y compris le développement d'un centre quantique de 1 milliard de dollars à Hefei.
L'engagement de la Chine à investir dans cette technologie se reflète également dans ses lois sur la propriété intellectuelle.En 2021, un rapport a montré que la Chine avait déposé un total de 3 000 brevets en technologie quantique, tandis que les États-Unis se situent à 1 500, ce qui le met à un désavantage concurrentiel.
Les États-Unis ont la possibilité de devenir un leader mondial de l'informatique quantique, mais il faudra un travail important pour y arriver.Dessinant parallèles au soviétique-u.S.Race spatiale, les États-Unis doivent accélérer les partenariats privés-publics, se concentrer sur la formation d'une main-d'œuvre quantique et centrer ses efforts sur la priorité nationale pour être compétitive avec les principaux acteurs comme la Chine.
Aux États-Unis, les partenariats public-privé ont un long record d'accélération de l'innovation dans le domaine spatial.Le contrat de la NASA avec SpaceX pour lancer des vaisseaux spatiaux Dragon Crew a permis au gouvernement de tirer parti des fusées réutilisables développées par SpaceX et fournit des incitations supplémentaires à SpaceX pour continuer à poursuivre cette technologie.Les États-Unis ont clairement l'infrastructure en place pour soutenir l'innovation en travaillant directement avec des entreprises privées, et elle doit le faire dans le domaine quantique.
La National Quantum Initiative Act (NQI) approuvée par le Congrès en 2018 a été créée pour renforcer U.S.Compétitivité dans la science et la technologie quantiques.Une poussée clé de cette loi était de promouvoir un écosystème vivant, par la coordination du gouvernement avec les acteurs d'entreprise par le biais du Quantum Economic Development Consortium (QED-C), des accélérateurs et de la création de centres quantiques dans les laboratoires nationaux.Bien que cela crée la synergie nécessaire pour lancer des discussions importantes sur les priorités de la technologie, il n'a pas les investissements importants et soutenus nécessaires pour traduire les découvertes scientifiques en technologies quantiques utilisables.
Tout comme le gouvernement chinois travaille directement sur des projets centrés sur quantum avec des entreprises comme Huawei et des laboratoires universitaires, les États-Unis doivent utiliser ses succès dans des projets d'entreprise financés par le gouvernement dans l'industrie spatiale comme modèle pour le domaine quantique.Cela nécessitera d'abord l'élargissement du budget du NQI des 800 millions de dollars actuels aux milliards de dollars actuellement investis par la Chine.
Ensuite, le u.S.Le gouvernement doit tirer parti de ses partenariats existants avec l'industrie via le QED-C pour décider des allocations spécifiques pour les projets contractuels.Grâce à des projets sous contrat, les États-Unis pourront prendre l'initiative de guider la direction de l'innovation quantique tout en tirant parti de l'évolutivité des fonderies industrielles, des ressources informatiques et des talents énormes.
Because of the long timescales of industrial R&D in quantum computing and communications, many companies in this arena have few sources of revenue in the near term.Les projets contractés par le gouvernement auront l'avantage supplémentaire de générer des revenus précoces pour inciter ces entreprises à rester dans le jeu à long terme.
Un barrage routier clé auquel les États-Unis sont confrontés pour devenir le leader mondial de la technologie quantique est sa pénurie de talents.La plupart des scientifiques et ingénieurs quantiques de l'industrie aux États-Unis ont des doctorants avec une formation approfondie dans des domaines de recherche étroits tels que la physique de la matière condensée et la cryptographie quantique.Bien que leur expertise soit extrêmement précieuse pour guider les décisions de haut niveau au sein d'une entreprise, comme la cartographie routière des architectures informatiques quantiques - une grande partie de la conception de ces systèmes se résume aux fondamentaux en génie électrique classique, en informatique et en science des matériaux.
La Chine dépasse déjà les États-Unis dans ces régions à tous les niveaux d'éducation.Au niveau de la K-12, des entreprises comme Origin Quantum se dirigent des efforts pour enseigner les principes fondamentaux de l'ingénierie quantique dans les écoles primaires.Au niveau universitaire, la Chine a introduit des sciences de l'information quantique comme une majeure pour les étudiants et une formation diplômée quantique étendue.
Au niveau professionnel, la Chine a introduit une Association de promotion d'intégration de l'éducation de l'industrie pour équiper des experts dans les domaines non sur quant.Bien que les États-Unis aient adopté certaines de ces approches, notamment avec Harvard et l'Université de Chicago lançant des programmes de doctorat en génie quantique, il faut beaucoup plus de travail à faire.
En première étape, les entreprises peuvent former des scientifiques et des ingénieurs «quantum» des disciplines classiques pour rejoindre la main-d'œuvre quantique.Par exemple, les ingénieurs micro-ondes sont au cœur de l'industrie des communications depuis plus de 80 ans.Mais l'ingénierie micro-ondes est également essentielle pour développer les ordinateurs quantiques actuels basés sur les supraconducteurs utilisés par IBM et Google.Cela offre une opportunité unique aux ingénieurs micro-ondes classiques de traduire leurs compétences pour innover dans le domaine quantique, avec une faible barrière à l'entrée.
Le Congrès doit faire plus pour fournir les ressources pour promouvoir ce type de pivot de carrière.Le NQI devrait augmenter les efforts de sensibilisation aux plus grandes communautés scientifiques et d'ingénierie pour sensibiliser les opportunités disponibles dans l'industrie quantique et fournir des ateliers supplémentaires et des cours en ligne pour soutenir les professionnels de la carrière en retard dans la transition quantique.
Les États-Unis ont la possibilité de réaliser un nouveau moment Spoutnik.Les coûts potentiels pour la sécurité et la compétitivité économique des restants sur la touche dépassent de loin les investissements que les États-Unis ont besoin pour atteindre son objectif.Les États-Unis doivent faire de toute urgence l'innovation technologique quantique une priorité nationale et tirer parti des vastes ressources et du bassin de talents qu'elle a déjà à sa disposition.
