Durant les derniers mois, vous avez sans doute remarqué que la presse a énormément parlé de découvertes, failles ou évolutions majeures dans l'univers de la technologie. Nous pouvons par exemple citer la technologie 3D XPoint ou encore l'USB type C, mais parmi tout ceci, se trouve une des nouvelles technologies les plus excitantes : l'ordinateur quantique. Récemment par exemple, la Chine a annoncé la création du premier réseau de communication par technologie quantique non piratable, qui irai de Pékin à Shanghaï. Voyons ce que sont ces ordinateurs et pourquoi sont-ils si importants !
Qu'est-ce qu'un ordinateur quantique ?
C'est une bonne question. Les ordinateurs quantiques (ou calculateurs quantiques) n'ont rien de commun avec les ordinateurs que nous connaissons tous ou même les superordinateurs. Tandis que les superordinateurs utilisent un nombre de processeurs phénoménale pour atteindre une rapidité de calcul extrême, les ordinateurs quantiques fonctionnent avec la mécanique quantique et son noyau.
Un ordinateur quantique est fabriqué atome par atome. La mécanique quantique est l'un des plus effroyables sujets en physique. Selon Richard Feyman, "si vous croyez comprendre la mécanique quantique, c'est que vous ne la comprenez pas". Ce n'est donc pas étonnant que les ordinateurs quantiques soient aussi incompréhensibles (faire un article dessus je ne vous explique même pas).
Comment ça fonctionne ?
Les ordinateurs quantiques utilisent des atomes comme leur système physique. Contrairement aux ordinateurs normaux où les informations sont traduites en binaire (des p'tits 0 et 1), la mécanique quantique permet à un atome d'être dans l'état 0 et 1 simultanément. C'est ce qu'on appelle la superposition (vous devez connaître le chat de Schrödinger, eh bien c'est ça). Le bit est 0 ou 1, le qubit est 0,1 ou les deux en même temps. C'est un peu mindblowing, mais accrochez vous pour la suite.
Donc, selon la théorie, s'il y a autant de bits que de qubits, les qubits détiendront deux fois l'information.
Par exemple, si il y a x qubits dans l'ordinateur, alors il aura 2ˣ états différents. En gros, l'ordinateur pourrait gérer plus d'informations que les bits actuels, ainsi qu'augmenter la rapidité de la machine de façon exponentielle.
Et comme un petit schéma vaut de longues phrases, voilà en gros à quoi tout ceci ressemble
Quels sont les défis liés aux ordinateurs quantiques ?
L'un des défis les plus importants est d'enlever la décohérence quantique. Mais dis-moi Jamy, c'est quoi la décohérence quantique ? Pour un moldu comme vous et moi, la décohérence peut être comprise comme une perte d'informations. Cette perte d'informations arrive lorsque l’environnement de l'ordinateur quantique est mal isolé thermiquement. Ainsi, le système a besoin d'être soigneusement isolé de la chaleur. Geler les qubits est l'une des manières permettant de prévenir et d'éviter cette décohérence quantique.
Les ordinateurs quantiques dans l'Histoire
Les ordinateurs quantiques ont été conceptualisés dans les années 1980, mais les majeures avancées ont commencé bien après, deux décennies plus tard. En effet, en 2001 des chercheurs d'IBM ont permis de factoriser 15 en 3 et 5, avec un calculateur quantique de 7 qubits. Après cela, le développement de systèmes d'exploitation et l'augmentation du nombre de qubits furent des recherches importantes ces dernières années.
Aujourd'hui, de nombreuses sociétés et chercheurs sont entrés dans la course à la construction des ordinateurs quantiques. D-Wave a récemment annoncé avoir battu le record des 1000 qubits. D'autres géants comme Google ou IBM développent leurs propres ordinateurs quantiques et avancent à une bonne vitesse.
Si c'est si complexe, pourquoi s'y intéresser ?
Un ordinateur quantique totalement fonctionnel aurait besoin d'environ un million d'atomes. Actuellement nous en avons qu'un simple millier, mais qu'est-ce qui se passerait si nous atteignions ce niveau ou au moins la moitié ? Les calculs complexes et énormes permettant par exemple de prédire la météo ou de séquencer de l'ADN nécessitent énormément de superordinateurs. Avec les ordinateurs quantiques, le nombre de données stockables est décuplé et la mécanique quantique permet des calculs d'une bien plus grande complexité. Ainsi, tandis qu'un superordinateur prendrait des années pour déchiffrer le chiffrement RSA (asymétrique), un ordinateur quantique le ferait en quelques heures ou jours.
Ces calculateurs quantiques permettront de diriger les recherches à l'état d'hypothèse ou stoppées par un manque de puissance de calcul. De la simulation de structures de taille moléculaire aux résolutions des mystères de l'Univers, nous ne pouvons imaginer la quantité de choses possibles avec ces ordinateurs. Pour l'instant, les ordinateurs quantiques ne changeront pas votre vie, mais par exemple, un réseau de communication quantique fournirait un réseau plus sûr et plus rapide que nos solutions actuelles (un nouvel Internet?).
Merci d'avoir lu cet article, il est probablement incomplet donc n'hésitez pas à donner vos connaissances dans les commentaires !
Par jeanLucasec, il y a 9 ans :
Très intéressant cet article !
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