Le projet a été annoncé lors de la conférence technologique Web Summit 2017 à Lisbonne, le 8 novembre dernier : Volkswagen et Google vont collaborer sur des projets de recherche appliquée en informatique quantique.
« Les ordinateurs quantiques sont basés sur les principes de la mécanique quantique et conçus différemment par rapport aux ordinateurs que la plupart d’entre nous utilisent au quotidien. Dans un ordinateur classique, la mémoire se compose de bits, la plus petite unité d’information en informatique. Chaque bit est soit un 0 soit un 1. L’informatique quantique est basée sur le bit quantique, ou qubit. Un qubit peut être un 0, un 1, ou les deux en même temps (on parle de « superposition »). En conséquence, la puissance de calcul augmente de manière exponentielle, car un ordinateur quantique peut exécuter simultanément chaque étape de calcul dans tous les états », a expliqué dans une interview Hartmut Neven, directeur du « Google Quantum Artificial Intelligence Laboratory ». Les propriétés quantiques relèvent de l’infiniment petit, les qbits ont donc pour support des particules, tels des ions, des électrons ou des photons.
En pratique, des spécialistes des centres informatiques Volkswagen situés à San Francisco et Munich travailleront avec des ingénieurs de Google pour développer des algorithmes pour les ordinateurs quantiques de Google. L’enjeu : déterminer si un ordinateur quantique est plus performant qu’un ordinateur classique pour résoudre plusieurs problèmes concrets.
Optimiser le trafic urbain
Le premier projet concerne ainsi l’optimisation du trafic. En effet, cette tâche demande de prendre en compte de très nombreuses options simultanément, d’où l’intérêt de l’ordinateur quantique. Il s’inscrit dans la continuité d’un premier projet visant à optimiser le temps de trajet de 10 000 taxis à pékin, en Chine, dont la réussite a été annoncée par Volkswagen en mars 2017. Désormais, le constructeur veut ajouter d’autres variables à l’équation, telle la disponibilité des bornes de recharge électrique et des places de parking.
Les systèmes de signalisation, les transports publics ou encore les conditions météorologiques pourraient également être pris en compte. Avec ces recherches, Volkswagen s’adresse ainsi non seulement aux usagers de la route, mais aussi aux opérateurs urbains : « En adoptant cette approche, les villes pourraient gérer plus efficacement le trafic associé aux grands événements ou aux chantiers de construction et prévenir la congestion », a confirmé Martin Hofmann, directeur des systèmes d’information du Groupe Volkswagen.
Simuler la structure chimique des batteries
Le second projet s’intéresse à la conception de matériaux innovants pour l’industrie automobile. En particulier, Volkswagen souhaite simuler la structure chimique des batteries pour les véhicules électriques afin d’optimiser leurs performances. Selon le constructeur, « il est probable qu’un tel algorithme soit capable d’optimiser des variantes de batteries pour différents usages en indiquant les structures chimiques appropriées. » Cela peut passer par une réduction maximale du poids avec une densité de puissance accrue, ou encore des compositions chimiques alternatives pour les cellules.
Volkswagen espère que ce type d’algorithme permettra également de simuler des structures métalliques et de nouveaux alliages. « Si nous réussissons, le processus de développement démarrera parce que les idées d’amélioration peuvent être simulées immédiatement sur ordinateur », s’est enthousiasmé Hartmut Neven.
Améliorer l’apprentissage automatique pour la conduite autonome
Enfin, un dernier projet consistera à développer des processus d’apprentissage automatique (ou machine learning en anglais). Ces derniers sont indispensables au développement d’intelligences artificielles avancées pour contrôler des véhicules autonomes. Avec l’apprentissage automatique, un ordinateur est capable de comparer toute nouvelle information avec ce qu’il a déjà appris, de détecter des motifs et des lois, et de faire des prédictions sur cette base. Pour développer de tels processus, l’un des facteurs clé réside dans l’analyse et le traitement de grands volumes de données qui fournissent l’expérience dont le système a besoin pour prendre des décisions. En explorant les algorithmes quantiques, les spécialistes veulent améliorer la détection des motifs.
Reste à savoir si Volkswagen et Google réussiront à dépasser les limites des ordinateurs quantiques actuels. En effet, en informatique quantique, le nombre d’états à prendre en compte rend les calculs bien plus complexes. De plus, une fois mesuré, un qbit perd ses propriétés quantiques et redevient un bit ordinaire : l’information calculée ne peut donc pas être copiée, ni exprimée avec un trop grand nombre de bits. Sans compter qu’un ordinateur quantique est « un système extrêmement sensible qui peut être perturbé par toute influence extérieure, y compris des changements du champ magnétique terrestre », précise Volkswagen. En général, il doit donc être conservé à une température proche du zéro absolu.
