O ordinateur quantique pourrait être la solution à de gros problèmes dans un avenir proche : ce sont des machines super puissantes, capables de résoudre des calculs à une vitesse beaucoup plus élevée que les ordinateurs traditionnels, mais comme toute technologie dans leur enfance, elle est encore très chère et limitée. Pourtant, les promesses sont grandes.
Sommaire
Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?
Pour comprendre le fonctionnement d’un ordinateur quantique, il faut revenir aux bases de l’informatique traditionnelle. Dans le modèle symbolique que nous avons créé pour représenter un bit, la plus petite valeur qu’une machine peut comprendre, elle ne supporte que deux états à la fois :
Il est basé sur les bits que les ordinateurs utilisent en code binaire, le langage le plus élémentaire.
Erwin Schrödinger, le chat sur la photo et le carnet
En mécanique quantique, cependant, une particule peut prendre deux états en même temps, ce que nous appelons superposition. L’expérience mentale classique de cat de Erwin Schrödinger est une simplification du contexte, mais elle illustre bien son fonctionnement.
En appliquant ce concept à l’informatique, nous aurions une particule comme a bit quantique (qubit) qui pourrait renvoyer trois positions : on (1), off (0), ou un chevauchement des deux (1 et 0). Ainsi, un qubit peut contenir deux valeurs à la fois ; deux qubits, quatre valeurs, et ainsi de suite.
Cela signifie qu’une petite quantité d’atomes peut non seulement porter des valeurs beaucoup plus grandes que les transistors d’un ordinateur traditionnel, mais serait capable d’effectuer des calculs simultanés grâce à la superposition des valeurs.
Pour qu’un ordinateur quantique fonctionne, il dépend d’un effet appelé entrelacement quantique, qui amène les particules à s’influencer pour choisir des états à distance, ce qu’Albert Einstein disait impossible, et l’appelait “effet fantôme à distance” :
Imaginez une machine scellée, qui frappe deux pièces de monnaie en même temps, les enveloppe dans des boîtes, maintenues par une goutte de colle, et les envoie une à Marseille, et une autre à Londres. Les deux pièces peuvent tomber avec la face ou la couronne vers le haut, mais lorsque le scientifique londonien ouvre sa boîte, et qu’elle donne la face, automatiquement la pièce expédiée à Rio donnera la couronne.
Dans le modèle d’entrelacement, les deux monnaies sont une chose, l’une influençant l’autre, et il en va de même pour les bits quantiques. Cet effet a déjà été observé, donc oui, Einstein s’est trompé sur ce point.
A quoi sert un ordinateur quantique ?
Certainement pas pour un usage public. Comme le coût est élevé (et même à l’avenir, cela ne devrait pas changer), et compte tenu de la capacité de traiter les données simultanément, elles seront utilisées pour la factorisation grand nombres. Ainsi, ils seront utilisés pour créer des clés cryptographiques plus solides, dans recherche scientifique, simulant des modèles biologiques, météorologiques, astronomiques ou moléculaires, dans développement de médicaments, dans recherche aérospatiale et bien sûr, dans défense.
Des recherches plus avancées, telles que transmission internet sous vide seraient également possibles avec le modèle quantique, avec beaucoup plus de rapidité et sans perte de paquets.
Quelles sont les limites d’un ordinateur quantique ?
Les ordinateurs quantiques ne fonctionnent que dans des conditions très spécifiques, ce qui rend l’échelle impossible pour l’instant. Les qubits ne supposent les caractéristiques d’entrelacement qu’à des températures proches du zéro absolu (-273,15º C), ce qui nécessite des systèmes de refroidissement sophistiqués . En outre, le noyau doit être blindé contre les champs magnétiques ou les ondes électromagnétiques, qui peuvent interférer avec les calculs et altérer le fonctionnement de ces ordinateurs.
C’est pourquoi le prix final d’un ordinateur quantique est ridiculement élevé : bien que personne ne révèle de valeurs, on estime que le coût moyen de production est d’environ 100 millions de euros par unité.
Quelles sont les entreprises qui proposent aujourd’hui des solutions avec des ordinateurs quantiques ?
Actuellement, les grandes entreprises comme IBM, Intel et Google disposent de solutions d’informatique quantique, toutes axées sur la macro-informatique et la résolution de gros problèmes, et bien que l’accès aux machines soit quelque peu restreint, il est possible de découvrir dans le Cloud ce que la technologie promet pour l’avenir.
IBM offre une Q Experience, qui nécessite un enregistrement pour que l’entreprise puisse libérer l’accès, mais ne pose généralement pas beaucoup d’obstacles. Le programme est destiné aux chercheurs et propose des kits de développement qui permettent à l’utilisateur de créer des algorithmes dédiés.
