Le monde quantique est celui de l’infiniment petit, de l’indivisible. À cette échelle, les lois de la physique cessent de s’appliquer pour laisser la place aux règles quantiques. Nous connaissions la physique quantique, la mécanique quantique, mais l’informatique quantique reste encore vague pour beaucoup d’entre nous. Pourtant, cette technologie pourrait révolutionner le monde de demain. Qu’est-ce que l’informatique quantique ? Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique et qu’a-t-il de plus qu’un ordinateur classique ? Quels sont les enjeux des découvertes en matière d’informatique quantique ? Suivez-nous pour une immersion dans l’univers quantique.
Qu’est-ce que l’informatique quantique ?
L’informatique quantique est le sous-domaine de l’informatique. Les chercheurs savent que les particules quantiques ont un immense potentiel pour contenir et traiter d’énormes quantités de données. Le but est donc de maîtriser ces particules quantiques par le biais d’un ordinateur quantique. Cette avancée technologique donnerait lieu à une véritable explosion de la puissance de calcul que nous connaissons actuellement.
Que cherchent les chercheurs en informatique quantique ?
La recherche en informatique quantique a donc pour objectif de concevoir un ordinateur quantique qui supplanterait la capacité et la vitesse d’exécution des ordinateurs actuels. Pour cela, les chercheurs se basent sur des observations issues de la mécanique quantique. Des problèmes mathématiques qui nécessitent aujourd’hui des jours de calcul se feraient alors en quelques secondes.
À quoi servirait l’informatique quantique ?
Les champs d’application de l’informatique quantique sont infiniment larges. Les calculs sont de plus en plus complexes, les données à traiter sont de plus en plus nombreuses et les tâches informatiques nécessaires au fonctionnement des programmes sont de plus en plus longues. Grâce aux progrès de l’informatique quantique, des programmes complexes pourraient voir le jour et donner des résultats rapides, et ce dans de multiples domaines, tels que :
- Le changement climatique ;
- L’existence d’exoplanètes dans notre galaxie ;
- La destruction des cellules cancéreuses par le système immunitaire ;
- L’optimisation financière ;
- L’élaboration de nouveaux traitements médicamenteux ;
- L’organisation et la logistique.
Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?
Pour comprendre ce qu’est un ordinateur quantique, le mieux est de le comparer à ce que nous connaissons déjà, l’ordinateur classique.
Les limites de l’ordinateur classique
Depuis les années 1940, divers systèmes informatiques se sont succédé au fil des avancées technologiques. Cependant, nous en sommes toujours à l’ère des ordinateurs dits « classiques », basés sur des bits. Mais ce système binaire a ses limites et certains calculs sont tellement complexes qu’ils sont impossibles à effectuer avec un ordinateur classique. Cela prendrait des millions d’années ou exigerait une mémoire informatique impossible à cumuler.
Le principe de l’ordinateur quantique
Un ordinateur quantique contient des qubits ou bits quantiques. La physique quantique applique certains principes fondamentaux, qui sont la superposition, la mesure et l’intrication :
- La superposition se définit par la capacité d’un élément quantique, comme un électron par exemple, à se trouver simultanément dans plusieurs états différents ;
- La mesure de la mécanique quantique s’applique différemment, puisque l’on ne peut mesurer qu’une seule chose à la fois. Par exemple, on ne peut mesurer à la fois la vitesse ET la position d’une molécule, et la mesure de l’un ou de l’autre peut aboutir à un changement irréversible de l’état de l’élément quantique mesuré ;
- L’intrication désigne la capacité des qubits à être physiquement liés entre eux, augmentant les capacités d’un système de façon exponentielle, ce qui n’est pas le cas des bits, qui l’augmentent uniquement de façon linéaire.
Le contrôle des particules quantiques permettrait aux chercheurs de les charger de données, créant ainsi des qubits. L’ordinateur quantique utilisant des qubits serait alors capable de réaliser plusieurs calculs en même temps en explorant différentes solutions.
La création de qubits, base de l’informatique quantique
L’informatique quantique connaît plusieurs approches, l’objectif poursuivi étant toujours de créer des qubits. Différents types de processeurs existent déjà, par exemple :
- IBM et Google ont élaboré des qubits supraconducteurs, constitués d’électrons ;
- Honeywell et IonQ utilisent des ions piégés dans des champs électriques et contrôlés par des lasers ;
- Xanadu et PsiQuantum exploitent la piste des photons, particules quantiques de lumière pour créer des qubits.
Le secteur de l’intelligence artificielle devrait grandement bénéficier des progrès de l’informatique quantique grâce à une rapidité jamais égalée et des algorithmes beaucoup plus compétitifs. L’informatique quantique devrait permettre, à terme, de résoudre des problèmes actuellement insolubles que même les ordinateurs classiques les plus performants sont incapables d’élucider.
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