Qu'est-ce qu'un ordinateur quantique?

Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?

On dit que les ordinateurs quantiques sont le futur de l’informatique. Les ordinateurs quantiques, aussi appelé calculateurs quantiques, repose sur des propriétés quantiques de la matière : superposition et intrication d'états quantiques. De plus, se sont des machines très complexe qui utilisent comme support de données le qubit. La révolution de cette technologie propose de remplacer les bits, soit porté d’un 1 ou un 0, par des bits quantiques, qu’on appelle aussi qubits en abrégé. Un ordinateur quantique est fabriqué atome par atome. Il utilise un atome comme système physique. S'il y a autant de bits que de qubits, les qubits auront deux fois l'information. En gros, l'ordinateur pourrait gérer plus d'informations que les bits actuels, ainsi qu'augmenter la rapidité de la machine de façon exponentielle. Les phénomènes quantiques pourraient être utilisés pour décupler la puissance de calcul des machines classiques.

Des ordinateurs quantiques équipés de processeurs de N qubits permettent donc de gérer 2Ninformations différentes simultanément ! Ils calculent donc N fois plus vite qu'un ordinateur classique puisqu'ils sont capables d'effectuer ces calculs en parallèle ! Le nombre de qubits augmente donc de manière exponentielle la puissance du travail en parallèle.

L’histoire des ordinateurs quantiques

Dans les années 1970 et 1980, les premiers ordinateurs quantiques naissent et des progrès sont toujours en cours. C'est un domaine en plein essor soutenu financièrement par de nombreuses organisations, entreprises ou gouvernements. Cependant, les recherches plus avancées ont commencé 20 ans 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

Aujourd'hui, de nombreuses sociétés et chercheurs se sont rajoutés à la construction des ordinateurs quantiques. D-Wave a récemment annoncé avoir battu le record des 1000 qubits. D'autres entreprise comme Google ou IBM développent leurs propres ordinateurs quantiques et avancent à une bonne vitesse. Aujourd'hui nous sommes cependant encore loin de pouvoir gérer autant d'états et les prototypes d'ordinateurs quantiques les plus puissants travaillent au mieux avec 7 qubits, l'équivalent d'un processeur de 7 bits mais massivement parallèle.

Les grands chercheurs

Richards Feynman avait imaginait un ordinateur quantiques qui disait être capable de simuler la physique, de réaliser une simulation exacte, de faire la même chose que la nature. Il disait que ce système serait capable de tirer avantage des propriétés quantiques, principalement des états de superpositions des particules.

Ensuite, il y a eu les laboratoires Bell et en particulier Peter Shor qui a inventé un algorithme, en 1994, permettant de factoriser les grands nombre et de les convertir en produit de facteurs simples. Il démontra qu’un ordinateur quantique pouvait effectuer le calcul en un temps polynomial.

La théorie de Moore

En 1947, L’ingénieur américain Howard Aiken a déclaré que 6 ordinateurs seulement pourraient satisfaire les besoins informatiques de tout l’Amérique. Mais celui-ci a tord. La reproduction des ordinateurs personnels et l’apparition d’Internet a fait que agrandir nos besoins en puissance de calcul. Gordon Earle Moore a prédit dans sa fameuse loi de Moore, que le nombre de transistors sur un microprocesseur doublera tous les 18 mois. Si on se base sur ses calculs, en 2020, la taille d’un transistor approchera celle d’un atome. Cela commencera alors l’ère des ordinateurs quantiques. Ces ordinateurs quantiques auront le potentiel d’effectuer certains calculs beaucoup plus rapidement que n’importe quel ordinateur à base de silicium. Les scientifiques se sont déjà penchés sur le sujet des ordinateurs quantiques depuis le début des années 90 et ont même réussi à créer des calculateurs de base qui peuvent effectuer certains calculs, mais un ordinateur quantique pratique est encore loin de voir le jour.

Différence avec un ordinateur normal ?

Il n’y a pas vraiment de lien commun entre les ordinateurs quantiques et les ordinateurs actuels comme les PC telle qu’on les connaît. Presque tout est différent particulièrement la base de la base de l’informatique. En effet, les ordinateurs quantiques font appel à des techniques de calcul totalement différentes de celles habituellement connues. Ils se basent sur des propriétés quantiques de la matière. Un ordinateur classique traite des informations élémentaires, des bits, soit 0 ou 1 et ces informations sont traduit en binaire. Tandis que, la mécanique permet à l’atome d’être à 0 et 1 simultanément, on appelle ça la superposition. Avec 4 bits, un ordinateur un ordinateur classique peut traiter un état parmi 16 états différents. Dans cet exemple, l’avantage de l’ordinateur quantique est que celui-ci peut traiter les 16 états en même temps. En d’autres termes, ils seront capables de résoudre des problèmes de décryptage et d'accès à l'information plus vite que tout ordinateur classique.

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