Tout ce que vous devez savoir sur le monde étrange de l’informatique quantique

L’informatique quantique exploite le comportement déroutant que les scientifiques observent depuis des décennies dans les plus petites particules de la nature, pensez aux atomes, aux photons ou aux électrons. À cette échelle, les lois classiques de la physique cessent de s’appliquer et nous passons plutôt aux règles quantiques.

Bien que les chercheurs ne comprennent pas tout sur le monde quantique, ce qu’ils savent, c’est que les particules quantiques détiennent un potentiel immense, en particulier pour contenir et traiter de grandes quantités d’informations. Le contrôle réussi de ces particules dans un ordinateur quantique pourrait déclencher une explosion de puissance de calcul qui ferait considérablement progresser l’innovation dans de nombreux domaines nécessitant des calculs complexes, tels que la découverte de médicaments, la modélisation climatique, l’optimisation financière ou la logistique.

Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?

Les ordinateurs quantiques se présentent sous diverses formes, mais ils sont tous construits sur le même principe : ils hébergent un processeur quantique où les particules quantiques peuvent être isolées pour que les ingénieurs les manipulent.

Voici une vidéo expliquant le fonctionnement d’un ordinateur quantique :

La nature de ces particules quantiques, ainsi que la méthode employée pour les contrôler, varient d’une approche d’informatique quantique à une autre. Certaines méthodes nécessitent que le processeur soit refroidi à des températures glaciales, d’autres pour jouer avec des particules quantiques à l’aide de lasers, mais partagent l’objectif de découvrir comment exploiter au mieux la valeur de la physique quantique.

Quelle est la différence entre un ordinateur quantique et un ordinateur classique ?

Les systèmes que nous utilisons depuis les années 1940 sous diverses formes, ordinateurs portables, smartphones, serveurs cloud, supercalculateurs, sont connus sous le nom d’ordinateurs classiques. Ceux-ci sont basés sur des bits, une unité d’information qui alimente chaque calcul qui se produit dans l’appareil. 

Dans un ordinateur classique, chaque bit peut prendre la valeur un ou zéro pour représenter et transmettre les informations qui sont utilisées pour effectuer les calculs. À l’aide de bits, les développeurs peuvent écrire des programmes, qui sont des ensembles d’instructions lus et exécutés par l’ordinateur. 

Les ordinateurs classiques ont été des outils indispensables au cours des dernières décennies, mais la rigidité des bits est limitative. Par analogie, s’il était chargé de rechercher une aiguille dans une botte de foin, un ordinateur classique devrait être programmé pour regarder à travers chaque morceau de paille de foin jusqu’à ce qu’il atteigne l’aiguille. 

Comment les ordinateurs quantiques s’améliorent-ils ?

Au cœur de tout ordinateur quantique se trouvent les qubits, également appelés bits quantiques, et qui peuvent être vaguement comparés aux bits qui traitent l’information dans les ordinateurs classiques.

Les qubits, cependant, ont des propriétés très différentes des bits, car ils sont constitués de particules quantiques présentes dans la nature, ces mêmes particules qui obsèdent les scientifiques depuis de nombreuses années.

L’une des propriétés des particules quantiques les plus utiles pour l’informatique quantique est connue sous le nom de superposition, qui permet aux particules quantiques d’exister dans plusieurs états en même temps. La meilleure façon d’imaginer la superposition est de la comparer au lancer d’une pièce : au lieu d’être pile ou face, les particules quantiques sont la pièce pendant qu’elle tourne encore.