Ordinateur Quantique

Il existe encore de nombreuses difficultés à affronter avant que l’ordinateur quantique comme on l’entend devienne vraiment performant et efficace. Si les spécialistes de physique quantique savent observer atomes, photons ou molécules dans des états dits de « superposition quantique« , ces états sont très fragiles : à la moindre perturbation extérieure, ils disparaissent. Il est donc nécessaire d’isoler, autant que possible, de leur environnement les systèmes que l’on souhaite mettre longtemps dans de tels états. En effet, les ordinateurs quantiques doit  rester dans une pièce où il n’y a pas de risque de tremblements, il doit rester dans un environnement très frais (aux alentours de zéro degrés) pour pouvoir fonctionner, il est encore très imposant (le dernier en date d’IBM occupe un espace d’environ 100m²).

Le premier domaine serait la chimie pour simuler, de façon exacte la structure et la fonctionnalité de grosses molécules pour la pharmacologie ou l’agronomie notamment.

L’ordinateur quantique améliorerait aussi le Data Mining car il permettrait d’accélérer de manière conséquente la recherche d’information dans une très vaste base de donnée.

Pour l’industrie, l’ordinateur quantique pourrait servir à optimiser des procédés comme. Il permettrait de trouver la solution optimale pour une gestion de tournée d’un camion de livraison.

Et puis un domaine extrêmement convoité et à la mode, l’intelligence artificielle. En effet, au cours de la phase d’apprentissage d’un système d’IA, telle qu’une reconnaissance d’images, les informations pourront être reconnues de façon simultané et non de façon séquentielle comme c’est le cas avec des processeurs classiques (examiner une situation, puis une autre, etc.).

Selon plusieurs scientifiques, c’est l’ordinateur quantique qui va pouvoir nous permettre de réaliser des calculs encore plus compliqué pour permettre aux chercheurs d’avancer dans leurs recherches. C’est Richard Feynman vers les années 1980 qui va être un des premiers à comprendre qu’il est possible d’utiliser les lois de la mécanique quantique afin de mieux comprendre des systèmes avec d’autres systèmes quantiques. Comme expliqué dans l’article sur l’ordinateur classique les ordinateurs ont une certaine puissance de calcul qui sera un jour limité. Les domaines de la chimie quantique et de la physique du solide pourront être limités dans les recherches par la puissance de calcul d’un ordinateur classique. Mais les ordinateurs quantiques seraient capables de résoudre certaines équations en un fragment de temps en comparaison à un ordinateur classique.

Pour comprendre l’ordinateur quantique à l’aide de l’ordinateur classique, il faudrait utiliser des généralisations des bits d’information classique que l’on appelle des qubits et construire des portes logiques quantiques qui opèrent sur ces qubits. Comme l’indique le physicien Claude Aslangul la superposition quantique et le phénomène d’intrication quantique permettent alors, d’effectuer un grand nombre de calculs en parallèle.

Les bits quantiques, peuvent être à la fois dans l’état 0 et l’état 1. Il est vrai que ce principe est excellent mais il se paie cependant par l’introduction d’une incertitude dans la mesure du qbit.

Prenons un exemple : avec 4 bits, un ordinateur classique peut traiter un état parmi 2⁴ soit 16 états différents : 0000, 0001, 0010, 0011, etc. Dans un ordinateur quantique, les quatre qbits pourraient être dans une superposition de tous ces états. L’avantage de l’ordinateur quantique est de pouvoir traiter en même temps les 16 états. Des ordinateurs quantiques qui ont des processeurs de N qubits permettent de gérer 2^N informations différentes simultanément. Ils calculent donc N fois plus vite qu’un ordinateur classique puisqu’ils sont capables d’effectuer ces calculs en parallèle. La puissance d’un ordinateur quantique est donc impressionnante et pourrait nous aider dans de multiples domaines.

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En effet, l’ordinateur que nous connaissons actuellement nous sert à traiter de l’information. Il traite des informations sur son processeur. Ses informations sont souvent représentés à travers des images et du son compréhensible par son utilisateur. L’information qu’il reçoit est traitée de manière binaire les calculs sont effectués sur des bits qui ne peuvent prendre que les valeurs 0 et 1. Dans un ordinateur il y a donc des milliards de cases avec un 0 ou un 1. Grâce à ses composants électroniques, souvent des transistors, qui travaillent ensemble, les bits sont manipulés et traités par ce qu’on appelle les “portes logiques” qui viennent changer l’état de ses bits de manière logique et prévisible. La puissance de ses ordinateurs dépend donc de leurs processeurs et de leur mémoire. Grâce à ces ordinateurs nous avons pu réaliser des calculs qui étaient impossible auparavant, nous avons fait des avancées extraordinaires. Cependant, dans un futur proche, il ne sera plus possible d’augmenter la puissance nos ordinateurs classique car nous sommes pas loin d’atteindre la capacité de calcul volumique maximum des processeurs.