Nous avons tous entendu les mots ordinateur quantique à un moment donné, mais généralement très peu savent ce que c'est vraiment. Pour beaucoup, la première chose qui vient à l'esprit est un ordinateur personnel très puissant, capable d'effectuer n'importe quelle tâche mais à la vitesse maximale, mais ce n'est pas un simple ordinateur super puissant, C'est bien plus que ça.
Bien que ce sont des machines totalement hors de portée du grand public, ils suscitent beaucoup de curiosité. Dans cet article, nous expliquons ce qu'est un ordinateur quantique, à quoi il sert généralement et quels sont les phénomènes quantiques sur lesquels repose sa puissance.
Qu'est-ce qu'un ordinateur quantique?
Les ordinateurs quantiques sont des machines gigantesques qui tirent parti de certains phénomènes de la mécanique quantique pour obtenir de fortes augmentations de la puissance de traitement.. Les ordinateurs quantiques sont capables de suivre le bitume de n'importe quel super ordinateur de bureau traditionnel. Quelque chose que l'on appelle souvent la suprématie quantique.
Cela signifie-t-il que nous finirons tous par avoir un ordinateur quantique à la maison pour surfer sur Internet ou jouer à des jeux vidéo? Absolument pas. Les machines classiques continueront d'être la solution habituelle à la fois pour résoudre nos problèmes et sur laquelle baser nos loisirs interactifs. Aussi le plus économique.
Les ordinateurs quantiques promettent de stimuler divers domaines du progrès technologique, tels que la science, la médecine ou la génétique. Certaines entreprises commencent déjà à les utiliser pour développer leurs nouveaux produits, tels que de nouveaux matériaux plus légers et plus durables pour remplacer complètement le carburant thermique.
Comment fonctionne un ordinateur quantique?
Ces machines ils ne basent pas leur puissance sur du matériel conventionnel, comme celui que l'on peut trouver dans nos ordinateurs personnels, il ne s'agit pas de cartes graphiques et de processeurs à grande échelle, cela va bien au-delà, tant en quantité qu'en complexité. Le secret de la puissance d'un ordinateur quantique réside dans sa capacité à générer et à manipuler des bits quantiques ou qubits.
Qu'est-ce qu'un Qubit?
Les ordinateurs traditionnels utilisent des bits, des mégaoctets, des gigabits…. Un flux d'impulsions électriques ou optiques représentant des uns et des zéros. L'ensemble du monde virtuel à partir d'un e-mail, d'un site Web ou d'un film que nous voyons en ligne, sont essentiels à une longue chaîne de zéros et de uns.
Les ordinateurs quantiques utilisent des qubits, des particules subatomiques comme des électrons ou des photons. L'objectif de certaines entreprises comme Google s'appuie sur des circuits supraconducteurs refroidis à des températures inférieures à l'espace lointain. D'autres piègent des atomes individuels dans des champs électromagnétiques sur une puce de silicium, dans une chambre à vide. Dans les deux cas, l'objectif est d'isoler les qubits dans un état quantique contrôlé.
Les Qubits ont des propriétés particulières, qui en font un groupe capable de donner beaucoup plus de puissance de traitement que le même nombre de bits binaires. Les plus importants sont appelés superposition et intrication quantique.
Qu'est-ce que la superposition quantique?
La superposition quantique se produit dans la nature, lorsqu'une particule élémentaire possède simultanément deux ou plusieurs états, comme cela se produit avec les photons, qui ils peuvent rester à deux endroits différents en même temps, ce qui est inimaginable dans le monde physique ordinaire.
Cette propriété s'observe également dans d'autres particules comme les électrons ou les neutrons, dans les atomes ou même dans les petites molécules. Ce voyage a conduit les scientifiques à se demander où se situe la frontière entre le monde quantique et ce que nous appelons le monde réel, lorsqu'une particule cesse d'être quantique et est soumise à des lois physiques connues.
Grâce à ce phénomène, un ordinateur quantique avec plusieurs qubits superposés peut arriver à un grand nombre de résultats possibles simultanément.
Enchevêtrement quantique
Vous pouvez générer des paires de qubits "intriqués", les deux étant dans le même état quantique. Changer l'état de l'un des qubits cela modifierait instantanément l'état de chacun de manière prévisible, cela se produit même si vous êtes éloignés.
On ne sait pas avec certitude comment ou pourquoi l'intrication quantique fonctionne réellement. Quelque chose qui a pu confondre Albert Einstein lui-même, qui le décrirait comme "une action terrifiante à distance". L'enchevêtrement est vital pour que les ordinateurs quantiques acquièrent leur grande puissance. Dans un ordinateur conventionnel, doubler le nombre de bits double sa puissance de traitement. Dans le cas d'un ordinateur quantique, l'ajout de qubits supplémentaires produit une augmentation exponentielle de sa capacité.
Ces machines tirent parti des qubits intriqués dans une sorte de guirlande quantique pour effectuer des opérations. La capacité des machines à accélérer les calculs avec des algorithmes quantiques spécialement conçus est la raison pour laquelle elles génèrent tant d'excitation.
Mais tout n'est pas exceptionnel en ce qui concerne les ordinateurs quantiques, car ils sont très sensibles aux erreurs, en raison d'une incohérence de calcul.
Incohérence
C'est un phénomène qui provoque la décomposition du comportement quantique et finalement sa disparition en raison de l'interaction des qubits avec leur environnement, car leur état quantique est très fragile. Une légère vibration ou un changement de température peuvent les faire sortir du chevauchement avant que la tâche ne soit terminée. Pour cette raison, les qubits sont généralement stockés dans des réfrigérateurs et des chambres à vide à très basse température.
L'ordinateur quantique de Google
Google n'a pas voulu être laissé pour compte en matière de technologie quantique, le géant nord-américain a développé un ordinateur quantique capable d'effectuer un calcul en 200 secondes, ce qui dans un super pc traditionnel aurait pris dix mille ans. C'est pourquoi il proclame que les ordinateurs quantiques sont l'avenir immédiat. Bien que sa concurrence IBM ne soit pas tout à fait d'accord.
Des chercheurs neutres montrent que l'ordinateur quantique de Google devait effectuer un calcul de nombre aléatoire qui ne pouvait réussir que si tous les composants de l'ordinateur fonctionnaient en parfaite harmonie.
Google n'envisage pas de prendre du retard dans cette course et promet donc d'investir beaucoup plus de capital dans cette technologie. Dans le cas de Google, on peut deviner que ce sera le cas, même si IMB n'a pas l'intention de rester les bras croisés puisque la plupart de ses ressources sont actuellement consacrées à l'amélioration de cette technologie. Le temps nous dira si Google seul est capable de développer la suprématie quantique ou devra rejoindre ses concurrents.
C'est une technologie qui peut nous profiter à tous, dans le développement de médicaments capables de guérir les maladies incurable jusqu'à présent.