Informatique quantique : définition, faits et utilisations
L’informatique quantique est une nouvelle génération de technologie qui implique un type d’ordinateur 158 millions de fois plus rapide que le superordinateur le plus sophistiqué que nous ayons aujourd’hui dans le monde. C’est un appareil si puissant qu’il pourrait faire en quatre minutes ce qu’il faudrait 10 000 ans à un superordinateur traditionnel pour accomplir.
Pendant des décennies, notre des ordinateurs ont tous été construits autour du même design. Qu’il s’agisse des énormes machines de la NASA ou de votre portable à la maison, ce ne sont que des calculatrices glorifiées, mais surtout, elles ne peuvent faire qu’une seule chose à la fois.
La clé du fonctionnement de tous les ordinateurs est qu’ils traitent et stockent des informations constituées de chiffres binaires appelés bits. Ces bits n’ont que deux valeurs possibles, un un ou un zéro. Ce sont ces nombres qui créent le code binaire, qu’un ordinateur doit lire pour effectuer une tâche spécifique, selon le livre Principes de base de l’informatique.
Qu’est-ce que l’informatique quantique ?
La théorie quantique est une branche de la physique qui traite du petit monde de atomes et les plus petites particules (subatomiques) à l’intérieur, selon le journal Documenta Mathematica. Lorsque vous plongez dans ce monde minuscule, les lois de la physique sont très différentes de ce que nous voyons autour de nous. Par exemple, les particules quantiques peuvent exister dans plusieurs états en même temps. C’est ce qu’on appelle la superposition.
Au lieu de bits, les ordinateurs quantiques utilisent quelque chose appelé bits quantiques, « qubits » en abrégé. Alors qu’un bit traditionnel ne peut être qu’un un ou un zéro, un qubit peut être un, un zéro ou les deux à la fois, selon un article publié par Conférence internationale IEEE sur le Big Data.
Cela signifie qu’un ordinateur quantique n’a pas à attendre qu’un processus se termine avant de pouvoir en commencer un autre, il peut les faire en même temps.
Imaginez que vous aviez beaucoup de portes qui étaient toutes verrouillées sauf une, et que vous deviez savoir laquelle était ouverte. Un ordinateur traditionnel continuerait à essayer chaque porte, l’une après l’autre, jusqu’à ce qu’il trouve celle qui était déverrouillée. Cela pourrait prendre cinq minutes, cela pourrait prendre un million d’années, selon le nombre de portes qu’il y avait. Mais un ordinateur quantique pourrait essayer toutes les portes à la fois. C’est ce qui les rend beaucoup plus rapides.
En plus de la superposition, les particules quantiques présentent également un autre comportement étrange appelé enchevêtrement ce qui rend également cette technologie si potentiellement révolutionnaire. Lorsque deux particules quantiques sont intriquées, elles forment une connexion l’une à l’autre, quelle que soit leur distance. Lorsque vous en modifiez un, l’autre réagit de la même manière, même s’ils sont à des milliers de kilomètres l’un de l’autre. Einstein a appelé cette propriété de particules « action effrayante à distance », selon le journal Nature.
Limites de conception
En plus de la vitesse, un autre avantage des ordinateurs quantiques par rapport aux ordinateurs traditionnels est la taille. Selon la loi de Moorela puissance de calcul double environ tous les deux ans, selon la revue Annales IEEE de l’histoire de l’informatique. Mais pour permettre cela, ingénieurs doivent s’adapter de plus en plus transistors sur un circuit imprimé. Un transistor est comme un microscopique interrupteur d’éclairage qui peut être allumé ou éteint. C’est ainsi qu’un ordinateur traite un zéro ou un un que vous trouvez dans le code binaire.
Pour résoudre des problèmes plus complexes, vous avez besoin de plus de ces transistors. Mais peu importe à quel point vous les faites, il n’y en a qu’un nombre limité que vous pouvez installer sur un circuit imprimé. Alors qu’est-ce que cela signifie? Cela signifie que tôt ou tard, les ordinateurs traditionnels seront aussi intelligents que possible, selon le Journal des jeunes scientifiques. C’est là que les machines quantiques peuvent changer les choses.
La quête pour construire des ordinateurs quantiques s’est transformée en quelque chose d’un course mondialeavec certaines des plus grandes entreprises et même des gouvernements de la planète rivalisant pour pousser la technologie toujours plus loin, provoquant une montée de l’intérêt pour les actions d’informatique quantique sur les marchés monétaires.
Un exemple est l’appareil créé par D-Wave. Il a construit le système Advantage qui, selon lui, est le premier et le seul ordinateur quantique conçu pour un usage professionnel, selon un communiqué de presse de la société.
D-wave a déclaré qu’il a été conçu avec une nouvelle architecture de processeur avec plus de 5 000 qubits et qubit à 15 voies connectivitéqui, selon elle, permet aux entreprises de résoudre leurs problèmes commerciaux les plus importants et les plus complexes.
L’entreprise affirme que la machine est le premier et le seul ordinateur quantique qui permet aux clients de développer et d’exécuter des applications quantiques réelles en production à grande échelle dans le cloud. L’entreprise a déclaré que l’Advantage est 30 fois plus rapide et fournit des solutions égales ou meilleures 94% du temps par rapport à son système de génération précédente.
Mais malgré l’énorme puissance de calcul théorique des ordinateurs quantiques, il n’est pas encore nécessaire de jeter votre ancien ordinateur portable à la poubelle. Les ordinateurs conventionnels auront toujours un rôle à jouer dans toute nouvelle ère et sont beaucoup plus adaptés aux tâches quotidiennes telles que les feuilles de calcul, les e-mails et le traitement de texte, selon Informatique Quantique Inc. (QCI).
Là où l’informatique quantique pourrait vraiment apporter des changements radicaux, c’est dans l’analyse prédictive. Parce qu’un ordinateur quantique peut faire des analyses et des prédictions à des vitesses vertigineuses, il serait capable de prédire conditions météorologiques et effectuer la modélisation du trafic, des choses où il y a des millions, voire des milliards de variables qui changent constamment.
À l’intérieur de la D-Wave
Pourquoi avons-nous besoin de l’informatique quantique ?
Les ordinateurs standard peuvent faire ce qu’on leur dit assez bien s’ils sont alimentés par un humain avec le bon programme informatique. Mais quand il s’agit de prédire les choses, ils ne sont pas si intelligents. C’est pourquoi le prévisions météorologiques n’est pas toujours exacte. Il y a trop de variables, trop de choses qui changent trop rapidement pour qu’un ordinateur conventionnel puisse suivre le rythme.
En raison de leurs limites, il existe des calculs qu’un ordinateur ordinaire ne pourra peut-être jamais résoudre, ou cela peut prendre littéralement un milliard d’années. Pas très utile si vous avez besoin d’une prédiction rapide ou d’une analyse.
Mais un ordinateur quantique est si rapide, presque infiniment, qu’il pourrait réagir rapidement à des informations changeantes et examiner simultanément un nombre illimité de résultats et de permutations, selon les recherches de Informatique Rigetti.
Les ordinateurs quantiques sont également relativement petits car ils ne reposent pas sur des transistors comme les machines traditionnelles. Ils consomment également relativement moins de pouvoirce qui signifie qu’ils pourraient en théorie être meilleurs pour l’environnement.
Ressources supplémentaires
Vous pouvez lire sur la façon de démarrer dans l’informatique quantique dans cet article par Nature. Pour en savoir plus sur l’avenir de l’informatique quantique, vous pouvez regarder cette conférence TED par le doctorant Jason Ball.