Le prochain pas de géant : pourquoi Boris Johnson veut aller plus loin dans l’informatique quantique

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Ta technologie derrière les ordinateurs de tous les jours tels que les smartphones et les ordinateurs portables a révolutionné la vie moderne, dans la mesure où notre vie quotidienne est inimaginable sans elle. Mais une méthode alternative de calcul progresse rapidement, et Boris Johnson fait partie des personnes qui l’ont remarqué. Il devra repousser les limites de sa dextérité linguistique pour l’expliquer.

L’informatique quantique est basée sur la physique quantique, qui examine le fonctionnement des particules subatomiques qui composent l’univers. La semaine dernière, le Premier ministre a promis que le Royaume-Uni se lancerait dans l’informatique quantique en construisant un ordinateur quantique à usage général et s’assurerait 50 % du marché mondial de l’informatique quantique d’ici 2040. Le Royaume-Uni devra cependant agir : de grands pas ont été prises sur le terrain cette année par les superpuissances technologiques de la Chine et des États-Unis.

Peter Leek, conférencier et expert en informatique quantique à l’Université d’Oxford, affirme que l’informatique classique (le terme commun pour l’informatique telle que nous la connaissons) a été une réalisation incroyable du 20e siècle, mais la façon dont nous traitons l’information dans les ordinateurs n’en tire toujours pas pleinement parti. des lois de la physique telles que nous les connaissons.

Les travaux sur la physique quantique, cependant, nous ont donné une nouvelle et plus puissante façon de traiter l’information. Si vous pouvez utiliser les principes de la physique quantique pour traiter l’information, vous pouvez effectuer une gamme de types de calculs que vous ne pouvez pas faire avec des ordinateurs normaux, explique Leek.

Les ordinateurs classiques codent leurs informations en bits représentés par un 0 ou un 1 qui sont transmis sous forme d’impulsion électrique. Un SMS, un e-mail ou même un film Netflix diffusé sur votre téléphone est une chaîne de ces bits. Dans les ordinateurs quantiques, cependant, l’information est contenue dans un bit quantique, ou qubit. Ces qubits enfermés dans une puce de taille modeste sont des particules telles que des électrons ou des photons qui peuvent être dans plusieurs états en même temps, une propriété de la physique quantique connue sous le nom de superposition. Cela signifie que les qubits peuvent coder différentes combinaisons de 1 et de 0 en même temps et se frayer un chemin à travers un grand nombre de résultats différents.

Si vous comparez un morceau de mémoire dans un ordinateur normal, il se trouve dans un état unique de uns et de zéros, ordonnés d’une manière spécifique. Dans un ordinateur quantique, cette mémoire peut être simultanément dans tous les états possibles des uns et des zéros, explique Leek.

Pour vraiment exploiter cette puissance, il faut un enchevêtrement de paires de qubits : si vous doublez le nombre de qubits, la puissance de calcul augmente de façon exponentielle. Reliez ces paires de qubits entremêlées et vous obtenez un ordinateur très puissant qui peut analyser des nombres à une vitesse sans précédent, à condition qu’il existe un algorithme quantique (l’ensemble d’instructions suivies par l’ordinateur) pour le calcul que vous souhaitez effectuer.

Jay Gambetta, vice-président de l’informatique quantique chez IBM, qui a dévoilé la semaine dernière le processeur quantique le plus puissant au monde, déclare : Le système combiné a une puissance de calcul bien supérieure à celle des systèmes individuels. Le processeur quantique Eagle fabriqué aux États-Unis, un type de puce informatique, enchaîne 127 qubits, contre 66 récemment obtenus par l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) à Hefei.

Gambetta souligne que les applications pratiques des ordinateurs quantiques ne sont pas encore là, mais qu’elles pourraient théoriquement avoir des utilisations intéressantes, comme aider à concevoir de nouveaux produits chimiques, médicaments et alliages. L’informatique quantique pourrait aboutir à une représentation beaucoup plus efficace des composés chimiques, explique Gambetta, prédisant avec précision ce qu’une molécule complexe pourrait faire et ouvrant la voie à de nouveaux médicaments et matériaux. Cela nous donne un moyen de mieux modéliser la nature, ajoute-t-il.

Il existe également des moyens par lesquels l’informatique quantique pourrait aider à lutter contre le réchauffement climatique, explique Gambetta, en séparant plus efficacement le dioxyde de carbone en oxygène et monoxyde de carbone, réduisant ainsi la quantité de CO2 dans l’atmosphère. Alternativement, l’informatique quantique pourrait aider à comprendre comment nous pouvons fabriquer des engrais en utilisant beaucoup moins d’énergie.

L’année dernière, IBM s’est associé au constructeur automobile allemand Daimler, la société mère de Mercedes-Benz, pour utiliser l’informatique quantique pour modéliser de nouvelles batteries au lithium. Énergies renouvelables, produits pharmaceutiques, voitures électriques, engrais : si ce ne sont là que quelques-uns des produits qui peuvent être améliorés par l’informatique quantique, alors le Royaume-Uni veut naturellement être à la pointe du marché.

Une fois que l’informatique quantique atteint le niveau de 1 000 qubits, elle devrait être en mesure d’obtenir ce qu’IBM appelle l’avantage quantique, où un ordinateur quantique résout systématiquement les problèmes plus rapidement qu’un ordinateur classique. IBM espère atteindre les 1 000 qubits via son processeur Condor en 2023.

Le système universitaire solide du Royaume-Uni et sa longue histoire d’innovation, incarnés par Alan Turing en informatique et Paul Dirac en mécanique quantique, donnent au pays un certain espoir d’atteindre l’objectif de Johnson. Mais le collègue de Gambetta IBM, Bob Sutor, a déclaré que pour le Royaume-Uni et d’autres pays ambitieux dans la réalisation de progrès dans l’informatique quantique, les formations et les compétences sont essentielles au niveau universitaire et inférieur, y compris les écoles. Plus il y aura de personnes qui y travaillent, plus vite nous y arriverons.

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