Savez-vous ce qu’est un ordinateur quantique ? Oui / Non

Tout comme vous, au début, je ne savais rien d’un ordinateur quantique. Je l’entendais seulement en vrac. Un jour, je regardais un film scientifique en série nommé SCORPION et j’avoue avoir obtenu beaucoup de notions dans ce film des surdoués en informatique. C’est à un niveau du film que l’acteur principal Walter O’Brien et son équipe étaient confronter à un problème de calcul très complexe qui les dépassait. Pour résoudre le problème, il avait fait recours à un ordinateur quantique. Cela avait piqué ma curiosité, alors après des recherches sur le sujet, je me permets de vous présenter aujourd’hui ce que j’ai appris à propos des ordinateurs quantiques.

Satya Nadella, PDG de Microsoft Corp., considère l’informatique quantique comme l’une des trois technologies émergentes qui vont radicalement remodeler le monde, ainsi que l’intelligence artificielle et la réalité augmentée. Mais il est plus facile de décrire l’importance de l’informatique quantique que de dire ce que c’est réellement.

Comprendre la mécanique quantique, dont les principes sous-entendent l’informatique quantique, implique beaucoup d’escalade mentale.

Ne vous inquiétez pas, car les bases de l’informatique quantique ne sont pas aussi compliquées que vous ne pensez.

1. Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?

Un ordinateur quantique est l’équivalent des ordinateurs classiques, mais qui effectuerait ses calculs en utilisant directement les lois de la physique quantique et à la base, celle dite de superposition des états quantiques.

Alors qu’un ordinateur classique manipule des bits d’information, qui sont soit des 0 soit des 1, un ordinateur quantique utilise des qubits. Ceux-ci sont des généralisations des bits classiques, qui sont en quelque sorte une superposition simultanée de ces deux états.

Celui qui utilise des propriétés mécaniques quantiques pour effectuer ses calculs. Ces appareils ont été conçus pour la première fois au début des années 1980, entre autres par le physicien Richard Feynman, lauréat du prix Nobel. Mais ce n’est qu’à la fin des années 1990 que les premiers ordinateurs quantiques rudimentaires ont été construits par des chercheurs universitaires. Et ce n’est que dans la dernière décennie que des progrès ont été réalisés dans la création de machines plus grandes et plus puissantes.

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2. Quel est leur appel ?

À long terme, ils pourraient faire du supercalculateur le plus rapide d’aujourd’hui un abaque. Les tâches qui semblent les plus importantes sont la création de catalyseurs chimiques plus efficaces, l’optimisation des risques et le retour des portefeuilles financiers, la création de modèles d’apprentissage automatique moins gourmands en données, l’amélioration des chaînes d’approvisionnement et la découverte de nouveaux médicaments.

3. Qui construit les ordinateurs quantiques ?

D-Wave Systems Inc., une entreprise canadienne, est devenue la première entreprise à vendre des ordinateurs quantiques en 2011, bien que leur utilité se limite à certains types de problèmes mathématiques. IBM , Google, Intel et Rigetti Computing, une start-up basée à Berkeley, en Californie, ont tous créé des ordinateurs quantiques qui fonctionnent et les vendent aux entreprises et aux chercheurs via le cloud.

Intel a commencé à expédier une puce quantique supraconductrice aux chercheurs. Et il a également créé un ordinateur quantique beaucoup plus petit – mais moins puissant – qui fonctionne sur une puce de silicium qui n’est pas si différente de celle des ordinateurs normaux.

Microsoft dispose d’un programme bien financé pour créer un ordinateur quantique utilisant un design inhabituel qui pourrait le rendre plus pratique pour les applications commerciales. Pendant ce temps, la Chineest en train de construire un laboratoire national de 10 milliards de dollars pour les sciences de l’information quantique dans le cadre d’un grand effort dans ce domaine.

4. Comment fonctionnent les ordinateurs quantiques ?

Les ordinateurs quantiques utilisent des circuits minuscules pour effectuer des calculs, un peu comme les ordinateurs normaux. Mais ils utilisent également deux phénomènes quantiques hallucinants appelés superposition et enchevêtrement. Les ordinateurs classiques (ex. : l’ordinateur avec lequel tu lis cet article) traitent les informations en unités appelées bits, qui peuvent représenter l’un des deux états possibles  0 ou 1  correspondant à la question de savoir si une infime partie de la puce informatique appelée porte logique est ouverte ou fermée.

En revanche, les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques, ou qubits. Les Qubits peuvent représenter à la fois un 0 et un 1 en même temps. Ainsi, deux qubits peuvent représenter quatre nombres simultanément et trois qubits peuvent représenter huit nombres, et ainsi de suite. C’est la superposition.

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5. OK, quel est l’enchevêtrement ?

En concevant un ordinateur standard, les ingénieurs passent beaucoup de temps à s’assurer que l’état de chaque bit est indépendant de celui de tous les autres bits. Mais dans un ordinateur quantique, chaque qubit influence les autres qubits qui l’entourent, travaillant ensemble pour arriver à une solution. La superposition et l’intrication sont ce qui permet aux ordinateurs quantiques de traiter beaucoup plus d’informations que les ordinateurs classiques.

6. Quel est le problème répété des ordinateurs quantiques ?

Le plus grand problème de ces machines est : les erreurs. Les scientifiques ont seulement réussi à conserver les qubits dans un état quantique pendant des fractions de seconde, c’est-à-dire une période trop courte pour exécuter un algorithme complet. Et à mesure que les qubits tombent d’un état quantique, des erreurs se glissent dans leurs calculs.

Ces erreurs doivent être corrigées par l’ajout de qubits supplémentaires, mais cela peut consommer une puissance de calcul tellement importante que cela évite d’utiliser un ordinateur quantique. En théorie, la conception de Microsoft devrait être plus précise, mais jusqu’à présent, elle n’a pas réussi à produire un seul qubit de travail. Sachez aussi que sur des ordinateurs simples, il y a ces 16 choses à ne jamais faire toujours pour éviter d’avoir des problèmes.

CONCLUSION sur l’ordinateur quantique.

Alors, qu’est-ce que nous en avons tiré jusqu’ici ? Beaucoup. Non seulement la recherche en informatique quantique repousse les limites de la science fondamentale, mais les informaticiens étudient des familles d’algorithmes bien adaptés aux ordinateurs quantiques. D’autres cherchent des moyens de simuler des ordinateurs quantiques sur des ordinateurs classiques, des efforts qui apportent déjà certains avantages. Des sociétés telles que Cambridge Quantum Computing, 1Qbit, QxBranch et QC Ware se spécialisent dans ces algorithmes et Microsoft, IBM, Google et Rigetti ont tous des chercheurs qui y travaillent.

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