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BE Lettonie 7  >>  28/08/2012

>> Sommaire

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Calculs quantiques
L'informatique quantique selon Andris Ambainis

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70761.htm

Le professeur Andris Ambainis [1] est l'un des principaux chercheurs en calcul quantique, pas seulement en Lettonie mais au niveau mondial, et ses activités de recherche sont parmi les plus fréquemment citées à travers le monde. Il est titulaire d'un doctorat obtenu à l'Université de Berkeley en Californie. A 32 ans, ce professeur de l'Université de Lettonie est devenu en 2007 le plus jeune académicien de l'histoire de l'Académie des Sciences de Lettonie. Andris Ambainis a répondu aux questions d'Ilze Dimanta [2] pour l'Université de Lettonie.


Andris Ambainis (2009)
Crédits : Maris Ozols

Pouvez-vous nous dire en quelques mots ce qu'est l'informatique quantique, et quel est son rôle dans notre société ?

Le calcul quantique relie deux domaines scientifiques : la physique quantique et l'informatique. La physique quantique décrit les lois de la physique opérant à micro-échelle, au niveau atomique et particulaire. Ces lois de la physique sont différentes de la physique classique. L'informatique quantique étudie comment la physique quantique pourrait être utilisée pour construire des ordinateurs plus rapides et un système de chiffrement plus sécurisé.

Comment en êtes-vous arrivé à l'informatique quantique ?

Je suis entré à la Faculté de Physique et Mathématiques de l'Université de Lettonie en 1992. Je devais décider si j'allais étudier les mathématiques ou l'informatique. De nombreuses connaissances avec qui j'avais participé au concours de Mathématiques à l'école (Olympiades) ont poursuivi leurs études dans le domaine des systèmes informatiques et j'ai décidé d'étudier avec eux.

Comme j'étais intéressé par les mathématiques, j'ai commencé à m'engager dans la recherche en associant mathématiques et informatique. En 1997 j'ai suivi le programme de doctorat à l'Université de Berkeley en Californie et plus particulièrement un cours sur le calcul quantique. A l'époque, c'était une filière scientifique nouvelle, et ce fut l'un des premiers cours dans le monde de l'informatique quantique. C'est un domaine qui m'a tout de suite intéressé et j'ai commencé à l'étudier plus en profondeur.

Dans quelle mesure ce domaine est-il étudié en Lettonie et dans le Monde ?

L'informatique quantique est une thématique actuelle majeure dans le monde. Il y a vingt ans, il n'y avait que dix à vingt chercheurs qui y consacraient leur activité. L'intérêt des ordinateurs quantiques a ensuite été découvert et un nombre croissant de scientifiques a commencé à s'y intéresser. Aujourd'hui, plusieurs milliers de scientifiques y consacrent leur activité dans de grands instituts scientifiques au Canada ou aux Etats-Unis par exemple, où j'ai travaillé avant de retourner en Lettonie.

Quel type de cours donnez-vous ?

Je travaille surtout avec les étudiants en fin de premier cycle et des cycles supérieurs. J'enseigne ma spécialité, l'informatique quantique, ainsi que tout ce qui touche aux fondements des mathématiques utilisées en informatique. Je donne également quelques cours plus populaires tels que les actualités et découvertes scientifiques avec une orientation plus pratique.

Il y a un certain nombre de sujets spécialisés que j'ai étudiés durant mes séjours aux Etats-Unis et au Canada, que je souhaiterais pouvoir enseigner à plus d'étudiants. Le temps passé en cours et à travailler avec les étudiants est très profitable : c'est un grand plaisir de pouvoir impliquer nouveauté et talent dans la recherche.

Que recommanderiez-vous à de jeunes étudiants pour réussir leur carrière ?

Je pense qu'il est très important que leur travail leur ressemble, c'est une condition essentielle pour réussir ! Je me souviens avoir étudié et lu plus que ce qui était demandé lorsque j'étais étudiant. Il est nécessaire de toujours développer ses compétences.

Etes-vous globalement satisfait des étudiants de la Faculté d'Informatique de l'Université de Lettonie ? Les considérez-vous comme de futurs collègues ?

Les étudiants de la Faculté ont des niveaux très inégaux. Il y a à la fois des travailleurs et des paresseux. Les meilleurs étudiants ici sont vraiment bons, mais on souhaite généralement qu'ils soient plus nombreux ... Nous avons tout de même réussi à former une petite équipe de chercheurs et d'étudiants, avec par exemple Arturs Bakurs et Aleksandrs Belovs. Aleksandrs est étudiant en troisième année de doctorat, et son travail a déjà atteint une renommée mondiale au sein de grandes industries.

Quelle est maintenant la priorité de votre secteur d'activité ? Quels sont vos objectifs de recherche ?

La priorité première est la sécurité des données. Il existe d'ailleurs une grande équipe de recherche en Estonie [3, 4] spécialisée en cryptographie avec qui nous avons développé un partenariat. L'informatique quantique commence désormais à se développer d'un point de vue applicatif, ce qui mène à des réflexions en termes de brevets.

Les activités s'orientent également vers l'étude des limites des algorithmes quantiques afin de montrer que certains problèmes ne peuvent pas encore être résolus malgré la rapidité de tels algorithmes. A l'heure actuelle, nous envisageons avec les physiciens de commencer en Lettonie des travaux expérimentaux en informatique quantique, ce qui pourrait être une voie très prometteuse.

Quelles questions occupent votre équipe actuellement ?

Notre principal sujet de recherche est le suivant : que pourra-t-on faire avec un ordinateur quantique une fois que celui-ci sera créé ? Nous étudions une grande diversité de problèmes calculatoires et comment ces derniers pourront être résolus par les ordinateurs quantiques.

Nous développons activement des coopérations avec d'autres équipes de recherche aussi bien en Lettonie qu'à l'étranger. A l'Université de Lettonie nous avons un projet intitulé "Applications de l'informatique et sa relation avec la physique quantique" en coopération avec les chercheurs en physique quantique et les chercheurs en sciences informatiques appliquées.

Quelle est votre opinion sur le milieu de la recherche en Lettonie ?

La recherche de financement est actuellement ma principale activité : les fonds sont suffisants pour cette année mais les projets en cours arrivent à terme. On ne sait pas encore ce qu'il en sera pour les nouveaux projets ; le semestre dernier j'ai passé beaucoup de temps à rédiger des propositions de projets. Pendant plusieurs semaines je n'ai travaillé que sur "ces activités de recherche". Mais comme je souhaite rester en Lettonie, il est obligatoire d'en passer par-là !

Vous avez précédemment mentionné que l'informatique quantique était un domaine interdisciplinaire. Existe-t-il une étroite coopération entre mathématiciens, physiciens et spécialistes des systèmes informatiques ? Une telle coopération est-elle un succès en Lettonie ?

L'informatique quantique traite de problèmes informatiques en se basant sur les méthodes de la physique. Par conséquent, la coopération entre les deux secteurs est très importante. Construire un ordinateur quantique est une problématique physique difficile. Le modèle mathématique de l'informatique quantique est basé sur la physique quantique ; les études théoriques sont ainsi directement issues de la physique. En Lettonie, nous avons un projet de recherche commun avec le groupe de Physique Théorique et Modélisation Informatique [5] de l'Institut de Physique du Solide (voir BE Lettonie 1 "L'Institut de Physique du Solide de l'Université de Lettonie, pôle d'excellence régional" [6]), dirigé par le Dr. Vjaceslavs Kascejevs [7]. Nous recherchons également des possibilités de coopération avec des physiciens, pour mettre en place leurs projets d'un point de vue expérimental. Ce pourrait être avec le "Centre Laser" de l'Université de Lettonie [8].

Quel est actuellement votre point fort dans le domaine de l'informatique quantique par rapport à d'autres pays ?

Nous sommes l'un des principaux groupes de recherche sur la théorie de l'informatique quantique. De nombreux chercheurs utilisent et poursuivent le développement de nos méthodes algorithmiques. L'année dernière, une nouvelle approche d'algorithmes quantiques développée par Aleksandrs Belovs [9] a connu un succès sans précédent. Cette méthode (présentée dans la vidéo ci-dessous) est maintenant utilisée dans des laboratoires à Cambridge, Paris, dans les laboratoires de la société NEC à Princeton et à Singapour !



Conférence d'Aleksandrs Belovs sur les algorithmes quantiques pour le problème de la k-dissimilarité (en anglais)
Crédits : QuantumIQC

Quelles sont les applications de l'informatique quantique et les perspectives pour cette industrie ?

A court terme, l'application principale de l'informatique quantique est le "cryptage". Les effets quantiques peuvent être utilisés pour construire un système de cryptage plus sûr.

A plus long terme, les ordinateurs quantiques seront capables de résoudre plus rapidement plusieurs tâches informatiques complexes (tels que des problèmes mathématiques en algèbre et en théorie des nombres). Je pense que les liens entre physique quantique et informatique conduiront à plus d'applications pratiques dont certaines tellement inattendues qu'elles sont à l'heure actuelle difficiles à prédire.

Vous êtes à l'initiative de la "Journée Crypto". Pouvez-vous nous parler brièvement de cette activité ?

La "Journée Crypto" [10] est organisée en coopération avec la société QuBalt [11], spécialisée dans les systèmes de cryptage. Cette activité a deux objectifs. Tout d'abord, promouvoir la coopération entre les différentes équipes de recherche d'Estonie et de Lettonie : l'Université de Tartu dont le groupe de recherche en cryptographie est reconnu mondialement, la société QuBalt, qui a une grande expérience pratique dans ce domaine et notre équipe. Les ordinateurs quantiques pourraient être utiles pour "détourner" le cryptage et développer une nouvelle méthode de cryptage plus sécurisée.

L'objectif à plus long terme est d'établir une coopération scientifique entre Riga et Tartu permettant ainsi de connecter cryptographie traditionnelle et informatique quantique. L'idée de la société QuBalt pourrait être brevetée puis commercialisée. La deuxième édition de la "Journée Crypto" vise à promouvoir la science du cryptage et l'informatique quantique auprès des étudiants, et les attirer ainsi vers des travaux scientifiques dans ces domaines.

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Pour en savoir plus, contacts :

- [1] Andris Ambainis, Professeur à la Faculté de Physique et Mathématiques de l'Université de Lettonie : andris.ambainis[at]lu.lv / T +371 67034517
- [2] Ilze Dimanta, Doctorante à la Faculté de Biologie et à l'Institut de Physique du Solide de l'Université de Lettonie : ilze.dimanta[at]lu.lv
- [3] Cryptographie en Estonie : http://www.cs.ut.ee/~lipmaa/estoniancrypto/
- [4] Société estonienne Cybernetica : http://www.cyber.ee/home/index.html
- [5] Groupe de Physique théorique et de modélisation informatique de l'Institut de Physique du Solide de l'Université de Lettonie : http://www1.cfi.lu.lv/teor/
- [6] "L'Institut de Physique du Solide de l'Université de Lettonie, pôle d'excellence régional", BE Lettonie 1, 24.04.2009 : http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/58824.htm
- [7] Vjaceslavs Kascejevs : slava[at]latnet.lv / T +371 67033751 / http://www1.cfi.lu.lv/teor/kash.html
- [8] "Centre laser" de l'Université de Lettonie : http://www.lasercentre.lv/
- [9] Publications d'Aleksandrs Belovs : http://arxiv.org/find/quant-ph/1/au:+Belovs_A/0/1/0/all/0/1
- [10] Présentation de la "Journée Crypto" : http://www.lu.lv/par/mediji/video/pasakumi/2012/kripto/
- [11] Société QuBalt : http://www.qubalt.com/Home.html

Code brève
ADIT :
70761

Sources :

"Menesa petnieks: Andris Ambainis par kvantu skaitlosanu un talantigiem studentiem" - Université de Lettonie 02.07.2012 : http://www.lu.lv/zinas/t/12513/

Rédacteurs :

Olivia Leroy - olivia.leroy[at]institut-francais.lv

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Origine :

BE Lettonie numéro 7 (28/08/2012) - Ambassade de France en Lettonie / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70761.htm
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