Les ordinateurs quantiques

IBM vient de présenter au grand public un ordinateur quantique de 5 qbits. Par ailleurs, Google et Intel et d’autres chercheurs participent activement aussi au développement de cette technologie et on pourrait penser que la production massive d’ordinateurs quantiques fonctionnels est possible d’ici quelques années. A quoi sert ce prototype d’ordinateurs et qu’est-il vraiment ? Décryptage.

La logique binaire

D’abord, au début de la création des ordinateurs, il y a les bouliers, puis les anciennes générations utilisaient des calculateurs analogiques qui évolueront vers des calculatrices. Et dans les années 50, on a vu les premiers ordinateurs commercialisés et l’invention de la microprogrammation. Si cela entrait auparavant dans le domaine de science-fiction, désormais, l’on peut rêver la possibilité d’avoir un ordinateur quantique. Pour comprendre cette notion, il faut revenir à l’ordinateur classique que nous utilisons actuellement. Celui-ci possède des millions de transistors qui fonctionnent suivant un système binaire appelé bit. L’état de chaque bit ne peut être que 1 ou 0. L’ordinateur fait le calcul en manipulant ces bits. Une suite de 00100001 forme ainsi 8 bits et un octet. Un circuit de calcul quantique peut, en revanche avoir plusieurs valeurs, il peut être 0 ou 1 ou les deux en même temps, donc superposés ou intriqués. La logique binaire n’est plus sollicitée. Les nouveaux bits nommés qubits permettent de rendre l’ordinateur plus puissant et de donner plus de place aux données. La puissance d’un calculateur quantique double à chaque fois qu’on lui ajoute un qubit. En pratique, les circuits électroniques quantiques vont améliorer les applications des machines classiques en faisant un calcul de logarithme discret, en minimisant de fonction ou en faisant de recherche rapide et approfondie dans une vaste base de données. Ils peuvent aussi résoudre les systèmes linéaires, effectuer les algorithmes de Shor tout en assurant une confidentialité totale du traitement. Pour rappel, Shor est un chercheur qui a démontré la faisabilité de factorisation des grands nombres avec un algorithme quantique, et ce bien plus rapidement qu’un algorithme classique. Et enfin, avec l’avancée de l’informatique quantique universelle, les mots de passe et les systèmes de chiffrement n’auront plus aucun secret.

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Les enjeux avec les ordinateurs quantiques

Dans les années 90 et 2000, des chercheurs ont déjà construit des petits calculateurs quantiques mais ils sont en butte à la perte des effets quantiques une fois que ces derniers franchissent le seuil de l’échelle microscopique. En effet, il faut comprendre que la mise en place des circuits quantiques est très délicate. La stabilité des qubits doit être sûre. Il ne doit pas y avoir de transfert d’énergie thermique. Et de ce fait, les ordinateurs quantiques passent souvent dans une température très froide proche de zéro degré. Cela afin que les qubits conservent leur propriété quantique même si on les manipule par leur porte quantique. Cette dernière permet la modification de l’état d’un qubit grâce à des ondes électromagnétiques qu’on envoie à une certaine fréquence. Les chercheurs travaillent ainsi actuellement pour la conservation de cette propriété quantique. L’autre limite de ce type d’ordinateur est également son impossibilité de faire une copie. Un ordinateur classique copie les données de son disque dur dans une clé usb, mais cela est impossible avec l’ordinateur quantique. Parce que cela entraîne la perte de l’information dans le qubit initial et la destruction de la nature quantique. Comme la recherche est encore à ses balbutiements, on attend la suite.