Si l’idée de l’informatique quantique existe déjà au XXe siècle, elle ne se concrétise qu’au XXIe siècle. Aujourd’hui, la question se pose : est-ce que l’informatique classique laissera sa place à l’informatique quantique ?
C’est dans les années 70 que le terme informatique quantique est employé pour la première fois. Néanmoins, les scientifiques ne voient l’avantage de cette technologie que dans les années 1990. Ils travaillent ainsi à la conception de l’ordinateur quantique dont la puissance permettrait de résoudre de nombreux problèmes. Actuellement, si cette technologie n’en est encore qu’à ses débuts, les investissements sont déjà conséquents dans le domaine. Donc, il faudra du temps pour que l’ordinateur quantique remplace entièrement l’ordinateur classique.
Dans cet article :
La puissance absolue d’un ordinateur quantique
Il faut noter que l’informatique quantique repose sur la mécanique quantique, une branche de la physique quantique. En fait, cette science étudie l’infiniment petit : les atomes et les particules élémentaires qui les composent. Si les ordinateurs traditionnels traitent des bits, les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques ou qubits. Concrètement, les bits ne prennent qu’une valeur unique : 0 ou 1. Par contre, les qubits se présentent sous une infinité d’états où les valeurs 0 et 1 peuvent se superposer.
Avec les qubits, les ordinateurs quantiques ont la capacité de réaliser plusieurs calculs mathématiques simultanément et en très peu de temps. Grâce à ce potentiel de calcul, les scientifiques peuvent résoudre des problèmes particulièrement complexes, voire insolvables pour les superordinateurs d’aujourd’hui.
En 2019, IBM qui est un pionnier dans le domaine dévoile son premier ordinateur quantique. Le public le découvre pour la première fois lors du CES 2019, le salon technologique américain annuel. Il s’agit de l’« IBM Q System One », un calculateur en forme de cube de 20 min 3 s avec 20 qubits. Cette même année, Google annonce qu’il atteint la suprématie quantique. Cela signifie qu’il réussit à développer un ordinateur quantique opérationnel capable de calculs prodigieux. Sa machine possède 54 qubits et est baptisée « Sycomore ». D’après Google, elle pourrait résoudre en 200 secondes un calcul qui prendrait 10 000 ans à un simple supercalculateur.
L’informatique quantique est en plein essor
Une telle puissance de calcul fait rêver les passionnés de technologie. Pourtant, l’informatique quantique est loin d’avoir atteint sa maturité. Actuellement, le principal défi des chercheurs est de réussir à stabiliser l’état quantique des qubits. En fait, ces derniers perdent rapidement leurs propriétés même lorsqu’ils interagissent entre eux et leur environnement. Une instabilité qui fait que plus les calculs sont longs, plus les erreurs de calcul sont conséquentes.
« Une chose que nous devons savoir, c’est qu’il est extrêmement difficile de construire des ordinateurs quantiques. Le faire à grande échelle, c’est vraiment comme aller sur Mars. Cela nécessite des connaissances scientifiques approfondies et nous ne devons pas penser que faire fonctionner un ordinateur quantique est quelque chose de facile. »
Simone Severini, directeur de l’informatique quantique chez Amazon Web Services
Actuellement, il existe deux grands types d’ordinateurs quantiques. Le premier est appelé « Noisy Intermediate Scale Quantum »ou NISQ. Il dispose généralement de quelques centaines de qubits. L’IBM Q System One et le Sycomore en sont les exemples, avec leurs quelques dizaines de qubits. Le second est baptisé « Large Scale Quantum » ou LSQ qui embarquerait des milliers de qubits. Ce type de calculateur quantique devrait voir le jour durant la prochaine décennie.
Les ordinateurs classiques garderont leur place
Grâce à leur formidable puissance de calcul quantique, les LSQ offriraient de nombreuses possibilités. Ils pourraient notamment permettre la création de nouveaux vaccins ou de nouveaux matériaux en très peu de temps. De plus, cette capacité serait utile dans divers domaines comme la finance, l’astronomie, la science, l’écologie et même l’intelligence artificielle.
Toutefois, l’informatique quantique n’est pas la solution à tous les problèmes. Pour cause, l’informatique classique peut pleinement assurer plusieurs domaines comme le gaming. D’ailleurs, il existe déjà une classification des problèmes. La catégorie bouded-error probabilistic polynomial time (BPP) peut efficacement être prise en charge par des ordinateurs classiques. En revanche, la catégorie bounded error quantum polynomial time(BQP) conviendrait mieux aux ordinateurs quantiques.
Enfin, les scientifiques doivent également penser à développer de nouveaux algorithmes pour l’informatique quantique. Le but étant d’optimiser l’exploitation des calculateurs quantiques.
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