Même si nous n'aimons pas l'admettre, la science et la technologie regorgent de « hype », de développements au potentiel extraordinaire et de promesses spectaculaires qui ne se matérialisent jamais. La fusion froide et le graphène en sont deux bons exemples, mais si l'on observe de près les géants du marché, on découvre qu'ils ne cessent de parler des ordinateurs quantiques. Que veulent-ils en faire ? Comment fonctionne un ordinateur quantique ? Aujourd'hui, nous allons explorer les réponses à ces questions.
Des zéros, des uns... et plus encore
Notre vie numérique est une danse interminable de uns et de zéros. Cet article, le navigateur que vous utilisez, votre système d'exploitation. Photos, vidéos, musique, jeux, travail, examens. L'amour ? L'argent ? Ils n'y échappent pas non plus. Au-delà de quelques conditions spécifiques qui peuvent « changer » spontanément un bit et semer le chaos, ils fonctionnent, et ils nous ont très bien servis.
Le développement informatique des dernières décennies a été (et est encore) axé sur le traitement de davantage de bits, et à plus grande vitesse. Cependant, nos progrès se rapprochent rapidement de limites physiques auxquelles nous ne pouvons échapper. Avec des composants approchant la taille d'un atome, la physique quantique est notre principale « ennemie »... mais que diriez-vous de la transformer en « alliée » ? Bienvenue dans l'ordinateur quantique.
Comment fonctionne un ordinateur quantique
Note de la rédaction : sous-titres en espagnol
En termes généraux, l'idée d'un ordinateur quantique est d'utiliser les propriétés quantiques pour effectuer des opérations. Dans un ordinateur conventionnel, le bit est la plus petite unité d'information, avec 0 et 1 comme états possibles. Mais dans un ordinateur quantique, nous avons le qubit ( « bit quantique » ), qui peut être 0, 1… ou une proportion des deux. Cela nous amène à la célèbre superposition quantique : tant qu'il n'est pas observé-évalué-mesuré, le qubit se trouve en superposition, mais une fois que vous faites quelque chose avec lui, il doit s'effondrer dans l'un de ses états définitifs. Le chat de Schrödinger, avec des bits.
Oui, mais c'est encore plus compliqué...
À ce paragraphe, il faut ajouter le concept d'intrication quantique. Il s'agit essentiellement d'une connexion ou d'un lien qui fait réagir un qubit au changement d'état d'un autre qubit. Cette réaction est instantanée et n'est pas affectée par la distance qui sépare les qubits. Pourquoi est-ce important ? Parce qu'en mesurant un qubit intriqué, nous pouvons calculer les propriétés de son partenaire sans avoir à faire une observation supplémentaire.
Cependant… tout ce que nous avons dit jusqu'ici est la « version simple » de l'ordinateur quantique. Scott Aaronson, professeur d'informatique à l'Université du Texas (Austin) et l'un des plus importants experts en informatique quantique, nous explique que la mécanique quantique travaille avec des amplitudes. Et le qubit est un bit avec une amplitude pour 0, et une autre pour 1. L'un des objectifs fondamentaux des ordinateurs quantiques est que toutes les amplitudes qui mènent à des résultats erronés s'annulent entre elles, et que les amplitudes restantes servent à atteindre la bonne réponse.
Pour y parvenir, les conceptions actuelles d'ordinateurs quantiques dépendent de la supraconduction. La taille de la puce n'est pas beaucoup plus grande qu'un processeur traditionnel et utilise une série de « bobines » dans lesquelles circulent deux états quantiques de courant. Les bobines peuvent interagir entre elles grâce aux jonctions Josephson, donnant lieu à la génération d'états intriqués. L'interaction entre qubits est complètement programmable, et pour que tout cela fonctionne, le système doit être porté à une température très proche du zéro absolu.
« Le problème »
Quand le premier laser a été construit en 1960, son créateur Theodore Maiman l'a défini comme « une solution en quête d'un problème ». Et d'un certain point de vue, on peut dire la même chose de l'ordinateur quantique. Nous avons une idée assez solide de son potentiel, mais il doit non seulement faire un bond en qualité, mais aussi en quantité.
Les meilleurs ordinateurs quantiques ont en moyenne 50 qubits. Le processeur quantique Sycamore de Google en possède 53 au total, et le système chinois Jiuzhang a atteint les 76. Cependant, les experts reconnaissent qu'une croissance exponentielle est nécessaire, avec des ordinateurs composés de centaines de milliers de qubits pour générer un travail utile et résoudre des problèmes de grande envergure.
La première chose qui vient à l'esprit est une sorte de « loi de Moore quantique », mais cela ne suffirait pas : alors que la loi de Moore a doublé le nombre de transistors tous les 18 à 24 mois, les ordinateurs quantiques doivent doubler leur nombre de qubits tous les douze mois ou moins. Qu'est-ce que cela signifie ? Dix ans, au minimum.
Ordinateur quantique : applications et défis
Évidemment, il y a plus qu'assez de raisons pour affronter tous les défis que l'informatique quantique lance dans notre direction. Des simulations avancées de molécules aux projections économiques, en passant par de nouvelles branches dans l'éducation, la médecine et la sécurité, les ordinateurs quantiques créeront de nombreux marchés, et il faut s'y préparer.
https://old.neoteo.com/supremacia-cuantica-google-que-significa/L'aspect de la sécurité mérite un chapitre à part : dans les bonnes conditions (pensez à des millions de qubits), un ordinateur quantique pourrait pulvériser le cryptosystème RSA, et si cela arrivait... il vaudrait mieux avoir une bonne alternative en fonctionnement.
