Il n’y a pas si longtemps, les limites des ordinateurs classiques ont poussé les scientifiques à développer un nouveau type d’informatique : l’informatique quantique. Les ordinateurs quantiques utilisent des qubits au lieu des bits classiques et peuvent effectuer certains calculs beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques. Cet avantage peut potentiellement transformer de nombreux domaines et rendre notre vie meilleure. Dans cet article, nous fournirons un aperçu de l'informatique quantique, y compris des industries et des domaines qui pourraient être révolutionnés par l'informatique quantique. Nous discuterons également des défis et des risques associés à cette technologie, ainsi que de ce que l’avenir lui réserve.

Intérieur d'un système informatique IBM Quantum. (Crédit : IBM )
Qu’est-ce que l’informatique quantique ?
L'informatique a parcouru un long chemin depuis que la théorie quantique a été développée dans les années 1920 et que le premier ordinateur programmable, l'Electronic Numerical Integrator and Computer ( ENIAC ), a été construit en 1945. La machine était la première « automatique, à usage général, électronique, ordinateur numérique décimal », d'après le livre d'Edwin D. Reilly « Milestones in Computer Science and Information Technology ». Qu’est-ce que l’informatique quantique exactement ? En bref, il s'agit d'une technologie en plein essor qui exploite les lois de la mécanique quantique pour résoudre des problèmes complexes d'une manière plus efficace et plus puissante que les ordinateurs classiques. Pour certains problèmes, les supercalculateurs ne sont pas si géniaux. À la base, l’informatique quantique repose sur l’utilisation de bits quantiques (qubits) pour traiter et manipuler les informations. Contrairement aux bits classiques, qui ne peuvent exister que dans l’un des deux états (0 ou 1), les qubits peuvent exister dans plusieurs états simultanément en raison du phénomène de superposition. Cela permet aux ordinateurs quantiques d’effectuer de nombreux calculs simultanément. Un autre principe clé de l'informatique quantique est l'intrication , qui permet aux qubits d'être corrélés de telle manière que l'état d'un qubit peut instantanément affecter l'état d'un autre, même s'ils sont physiquement séparés. Cela permet aux ordinateurs quantiques d’effectuer certaines tâches beaucoup plus rapidement que les superordinateurs – factorisation de grands nombres, recherche dans de grandes bases de données, etc.Comment fonctionnent les ordinateurs quantiques ?
Comme nous venons de le mentionner, les ordinateurs quantiques utilisent des qubits au lieu de bits pour exécuter des algorithmes quantiques multidimensionnels. Les qubits sont créés à l'aide de supraconducteurs, qui présentent des effets mécaniques quantiques tels que des paires de Cooper capables de transporter une charge à travers des isolants via un tunnel quantique. Le comportement des qubits peut être contrôlé et manipulé en leur tirant des photons micro-ondes. Les qubits peuvent être placés dans un état de superposition, représentant une combinaison de toutes les configurations possibles du qubit. Des groupes de qubits superposés peuvent créer des espaces de calcul complexes qui peuvent représenter des problèmes complexes de manière nouvelle. Les ordinateurs quantiques sont plus petits et nécessitent moins d’énergie que les superordinateurs, mais doivent être très froids, ce qui est obtenu grâce à des superfluides super-refroidis.
État actuel de l'informatique quantique
L’informatique quantique est un domaine en évolution rapide qui va révolutionner la manière de résoudre des problèmes complexes. Plusieurs entreprises, dont IBM, Google et Rigetti, ont déjà construit des ordinateurs quantiques et les utilisent. La taille de ces ordinateurs varie de quelques qubits à plus de 100 qubits, et chacun possède sa propre architecture et son propre ensemble de fonctionnalités.- En 2017, Rigetti a annoncé la disponibilité bêta publique de Forest 1.0, le premier environnement de programmation full-stack au monde pour l'informatique quantique.
- Le Sycamore de Google est un processeur quantique doté de 53 qubits. Il a été développé en 2019 et prétendait accomplir une tâche en 200 secondes qui nécessiterait 10 000 ans à un superordinateur haut de gamme.
- L'ordinateur quantique IBM Quantum System One a également été introduit par IBM en 2019. Il contient un processeur quantique transmon de 20 qubits hébergé dans un système informatique de 2,7 x 2,7 x 2,7 mètres. Il est intéressant de noter qu'IBM a annoncé le nouveau processeur « Osprey » de 433 qubits lors de l'IBM Quantum Summit 2022.
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