Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?

Après une révolution qui a duré à peu près 30 ans, de nombreuses entreprises et universités à travers le monde sont impliquées dans la création d’ordinateurs quantiques. Mais que peut-on appréhender de cette évolution technique ?

La notion d’ordinateurs quantiques

Un ordinateur quantique désigne un instrument informatique qui exploite les phénomènes de superposition quantique et d’intrication quantique pour transmettre et traiter des données. Un ordinateur quantique ( contrairement à un calculateur classique) ne travaille pas avec des bits (capables de prendre des valeurs de 0 ou 1), mais avec des qubits qui valent 0 et 1 simultanément. Ceci permet théoriquement de traiter tous les états imaginables en même temps. On obtient un avantage significatif sur les ordinateurs ordinaires dans plusieurs algorithmes. Un ordinateur quantique utilise en effet deux fois plus d’information qu’un ordinateur séquentiel.

La superposition quantique

La machine de Turing, développée par Alan Turing, se présente comme un appareil abstrait. Il dispose d’un ruban de longueur illimitée divisé en petits carrés de cellule. Chaque segment peut contenir un symbole (1 ou 0) ou être laissé vide. Un dispositif de lecture-écriture lit ces symboles et ces blancs, pour exécuter un certain programme. Dans une machine de Turing quantique, la bande existe dans un état quantique. Autrement dit, les représentations, sur la bande, sont à la fois 0 et 1 (et tous les points intermédiaires) en même temps. Alors qu’une machine de Turing normale ne peut effectuer qu’un seul calcul à la fois, une machine de Turing quantique peut effectuer plusieurs calculs à la fois. Mais ces derniers dépendent de la propriété de superposition.

L’intrication quantique

Les ordinateurs quantiques sollicitent également une autre physionomie de la mécanique quantique : l’intrication ou enchevêtrement. Pour fabriquer un ordinateur quantique pratique, les scientifiques doivent trouver des moyens d’effectuer des mesures indirectes pour préserver l’intégrité du système. L’enchevêtrement fournit une réponse potentielle. En physique quantique, si vous appliquez une force extérieure à deux atomes, ils peuvent s’emmêler et le second atome peut prendre les propriétés du premier atome. Donc si on le laisse seul, un atome tournera dans toutes les directions. Dès qu’il est perturbé, il choisit un spin, ou une valeur ; et en même temps, le second atome enchevêtré choisira un spin opposé, ou valeur. Cela permet aux scientifiques de connaître la valeur des qubits sans les examiner.

Un ordinateur quantique exploite donc les attributs de la physique des particules pour établir des systèmes informatiques plus puissants qu’un ordinateur habituel. Il utilise pour cela une superposition de 0 et 1. Les services financiers, la médecine et la météorologie constituent quelques domaines où les calculateurs quantiques jouent un rôle important. Ces derniers peuvent facilement traiter un grand nombre de variables par rapport à un ordinateur traditionnel et offrir des calculs plus puissants. Dans l’avenir, on assistera au développement de l’informatique quantique sans pour autant écarter un ordinateur séquentiel, car il sera toujours moins polyvalent que son homologue classique.

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