Pensées Prospectives #5 - Informatique quantique et santé
"Pensées prospectives" explore une thématique prospective, issue de différentes disciplines, en lien avec les enjeux d’un ou plusieurs pôles de l’Anap. Avec cet article, explorez l'informatique quantique et la santé.
De quoi parlons-nous ?
Informatique quantique et santé
L’informatique quantique repose sur des principes de la mécanique quantique qui lui confèrent des capacités de calcul inédites. Contrairement aux ordinateurs classiques, qui utilisent des bits prenant la valeur 0 ou 1, les ordinateurs quantiques s’appuient sur des qubits, capables d’exister simultanément dans plusieurs états grâce au phénomène de superposition. Cette particularité permet d’effectuer certains calculs de manière exponentiellement plus rapide, avec des applications potentielles majeures dans la recherche scientifique, l’intelligence artificielle ou encore l’optimisation de systèmes complexes.
Les avancées en informatique quantique se concentrent aujourd’hui sur trois axes principaux : le calcul haute performance (HPC), la cryptographie quantique et le chiffrement post-quantique. Le chiffrement post-quantique, déjà en cours de déploiement dans des institutions stratégiques comme le département d’État américain, vise à anticiper les capacités de décryptage des futurs ordinateurs quantiques. La cryptographie quantique, quant à elle, exploite les lois de la physique pour créer des systèmes de communication ultra-sécurisés.
Dans cette édition, nous nous focaliserons principalement sur le calcul haute performance, qui ouvre des perspectives prometteuses, notamment dans le domaine de la santé, bien que son développement soit encore freiné par des défis technologiques majeurs, comme la stabilisation d’un grand nombre de qubits.
Sources et Enjeu
- Enjeu : Technologies et innovation en santé.
- Sources principales : Rapport d’Orientation Stratégique 2023 du Cigref, l’étude Quantum 2042 menée par Futuribles et le CEA.
Où en sommes-nous aujourd’hui ?
Quelques tendances structurantes….
L’intensification des recherches : des limites se lèvent
Depuis que Google a revendiqué la suprématie quantique en 2019 en réalisant un calcul en quelques minutes qu’un supercalculateur aurait mis des milliers d’années à résoudre, les avancées en informatique quantique s’accélèrent. IBM, Microsoft et Google multiplient les annonces autour de processeurs de plus en plus puissants, tandis que des institutions comme le CEA en France explorent de nouvelles approches technologiques.
L’un des principaux défis reste la stabilisation des qubits, qui sont encore trop sensibles aux perturbations pour effectuer des calculs complexes à grande échelle. Cependant, de nouvelles architectures, comme les qubits topologiques récemment annoncés par Microsoft, pourraient permettre de surmonter ces limites et ouvrir la voie à des machines réellement opérationnelles.
Un fort investissement privé et étatique depuis 2020
Le marché de l’informatique quantique connaît une montée en puissance spectaculaire. Alors qu’il représentait à peine 260 millions de dollars en 2020, il devrait atteindre 9 milliards en 2030 (Statista). Ce dynamisme s’explique par une course à l’innovation entre les géants du numérique. Plusieurs gouvernements, dont ceux des États-Unis, de la Chine et de l’Union européenne, ont mis en place des plans d’investissement pour renforcer leur souveraineté dans ce domaine.
Multiplication des start-ups spécialisées
Un écosystème de start-ups en pleine croissance se structure autour des différentes briques technologiques du quantique. En France, des entreprises comme Pasqal, Quandela et Alice & Bob se distinguent par leurs innovations, notamment dans la stabilisation des qubits et l’industrialisation des technologies quantiques. Soutenues par des fonds d’investissement spécialisés comme Quantonation, ces start-ups attirent des financements de plus en plus conséquents, à l’image des 100 millions d’euros levés récemment par Pasqal et Alice & Bob.
Les cas d’usage dans la santé se structurent
Le secteur de la santé est l’un des premiers domaines où l’informatique quantique pourrait avoir un impact majeur. L’une des applications les plus prometteuses concerne la simulation moléculaire, qui pourrait accélérer la découverte de nouveaux médicaments et permettre une médecine plus personnalisée. Grâce au calcul quantique, il deviendrait possible d’analyser en détail les interactions moléculaires et de concevoir des traitements adaptés aux caractéristiques génétiques des patients. La modélisation avancée des protéines et la détection précoce des pathologies font également partie des perspectives ouvertes par cette technologie, qui pourrait transformer profondément la recherche biomédicale et les pratiques médicales dans les prochaines décennies.
Le design fiction au service de la prospective
Le design fiction ne cherche pas à prédire l’avenir ni à proposer des solutions concrètes, mais plutôt à stimuler la réflexion en imaginant des scénarios spéculatifs. Dans le rapport Quantum 2042, quatre artefacts ont été conçus pour explorer différentes facettes de cette révolution technologique.
Une vision sur le futur – un cas de Design Fiction
Pour cette édition, je propose de partager un exercice de design fiction mené par Y.SPOT (centre d’innovation ouverte du CEA) en collaboration avec Futuribles, dans le cadre de l’étude Quantum 2042. Cette approche vise à rendre plus tangible l’impact potentiel du calcul quantique, en illustrant ses implications à travers des artefacts issus d’un futur plausible. Pour cette newsletter, j’ai choisi de me concentrer sur celui en lien avec la santé, afin d’illustrer les transformations possibles dans ce domaine et d’alimenter notre réflexion sur les usages du quantique dans la médecine et la recherche biomédicale.
Description de l'artefact
L’objet présenté prend la forme d’un petit écrin noir brillant, de la taille d’un boîtier à bijoux ou d’un étui médical miniature. À l’intérieur se trouve un microtube transparent contenant un échantillon biologique. L’intérieur du boîtier est gravé d’inscriptions évoquant une clinique privée et une thérapie de précision (« Precision Therapy », « Al-Bakri Clinic Dubai », « Embrace Longevity »), suggérant un dispositif médical exclusif.
Le microtube est maintenu dans un logement sur mesure, comme un objet précieux. L’ensemble est manipulé avec des gants blancs, renforçant l’idée d’un artefact rare, précieux et technologiquement avancé. Une réglette d’échelle placée à proximité souligne la petite taille de l’échantillon et évoque un protocole scientifique.
Cet objet évoque un traitement biomédical hautement personnalisé, potentiellement réservé à une élite.
Ecrin noir siglé contenant un microtube, inscriptions "Precision Therapy", "Al-Bakri Clinic Dubaï" et "Embrace Longevity" - photo : B. TRUONG / CEA
« Embrace Longevity
Dans la fin des années 2040, les thérapies de précision semblent avoir dépassé le cadre du traitement des maladies rares ou des cancers. Ce type de médecine réalisé sur mesure en fonction des patients et leur maladie semble devenue plus facile d’accès, tout en restant chère. Une population très aisée aura les moyens d’y recourir pour prolonger la vie. C’est, semble-t-il, l’usage du quantum computing qui aurait ouvert de nouvelles voies dans le champ de la médecine hyper-personnalisée sous cetteforme-là. Cet artefact met en exergue les risques d’une médecine à deux vitesses, amplifiés par le calcul quantique. Comme dans le secteur de la finance, est-ce que ces technologies devraient être régulées ou simplement soumises aux lois du marché ? »
Pour aller plus loin...
Si la santé sera l’un des premiers secteurs transformés par l’informatique quantique, d’autres domaines verront également des évolutions majeures.
- Recherche et énergie : Le quantique pourrait révolutionner la simulation moléculaire et la physique fondamentale, accélérant la découverte de nouveaux matériaux ou catalyseurs pour des énergies plus propres. Il faciliterait aussi l’optimisation des réseaux électriques et des systèmes de stockage.
- Transports et logistique : En améliorant la gestion du trafic, la maintenance prédictive et l’optimisation des chaînes logistiques, l’informatique quantique pourrait accroître l’efficacité et la durabilité des infrastructures de transport.
- Télécommunications et cybersécurité : La gestion intelligente des réseaux et la détection des anomalies en temps réel pourraient renforcer la sécurité et l’efficacité des infrastructures numériques.
- Finance et assurance : L’analyse des marchés, la gestion des risques et l’optimisation des portefeuilles bénéficieront d’une puissance de calcul inédite, transformant les modèles économiques du secteur.
Dans les 15 prochaines années, l’impact du quantique relèvera surtout de l’optimisation des performances et des processus. L’informatique quantique ouvre cependant un champ d’innovation encore largement inconnu. Si nous identifions aujourd’hui des applications prometteuses, d’autres usages, encore insoupçonnés, émergeront à mesure que la technologie progressera. Son impact pourrait aller bien au-delà des secteurs anticipés, entraînant des transformations profondes dans notre société et nos modèles économiques.
Quelles questions restent en suspens sur l’avenir ?
L’informatique quantique, à l’instar de l’IA, est un catalyseur des transformations digitales à venir. Bien que sa généralisation ne soit pas attendue avant 10 à 20 ans, certaines industries commencent déjà à en explorer les usages. Il est donc crucial pour les organisations d’anticiper ses impacts et de se familiariser avec cette technologie dès aujourd’hui.
Plusieurs défis restent à relever : son accessibilité, son coût et ses implications sociales. L’informatique quantique pourrait devenir un avantage stratégique réservé aux acteurs capables d’y investir, renforçant ainsi les inégalités économiques et géographiques, notamment dans le secteur de la santé où elle pourrait accentuer les disparités d’accès aux traitements personnalisés.
