Un calculateur quantique

Voici l'élément principal du calculateur quantique IBM  Q Quantum:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Que cette image est belle! et surprenante! Mais elle cache un monde bien mystérieux, le monde du quantique, que nous allons tenter d'explorer.

 

 

Bits et qubits

Le mot bit est la contraction de binary digit (chiffre binaire). Le bit est la plus petite unité d'information d'un ordinateur classique pouvant prendre les valeurs 0 (absence de courant) ou 1 (présence de courant).

Le qubit (quantum bit) est la plus petite unité d'information quantique pouvant prendre les valeurs 0 et 1 simultanément. 

Le calculateur quantique IBM précédent contient 50 qubits piégés à très basse température dans une puce électronique.

 

Superposition et intrication

La superposition de plusieurs états
La position, la vitesse, l'énergie, etc,.... sont des états d'une particule. Dans le domaine du quantique, il peut y avoir une superposition de plusieurs états simultanément. Par exemple un électron envoyé sur un écran peut se trouver, en même temps, à un endroit, à un autre, à un autre,.... et atteindre plusieurs vitesses à la fois.
C'est cette simultanéité qui est surprenante.

L'intrication. L'intrication est l'interaction d'une particule sur une autre: les états d'une particule dépendent des états d'une autre particule et vice versa.

 

Les performances d'un ordinateur quantique

La superposition de plusieurs états d'une particule et l'intrication sont les deux propriétés essentielles qui permettent à un ordinateur quantique de traiter une multitude de problèmes en même temps. 

L'ensemble des données reçues est un labyrinthe, en quelque sorte, avec une multitude de chemins qu'un ordinateur classique explore un par un tandis qu'un ordinateur quantique les explore simultanément pour aller beaucoup plus vite.

Quand un ordinateur classique traite, par exemple, 30 données, on démontre qu'un ordinateur quantique en traite                   2³⁰ = 1 073 741 824 (plus d'un milliard!) simultanément.

Ordinateur et calculateur quantiques

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

Un ordinateur quantique est programmable pour exécuter n'importe quel algorithme quantique. Un calculateur quantique ne peut exécuter qu'un seul algorithme, par exemple la factorisation en un temps record de nombres entiers très grands. Il peut ainsi "casser" des systèmes cryptographiques en trouvant les clés (les factorisations) de ces systèmes.

 

 

 

Quantique? Vous avez dit Quantique? Comme c'est bizarre! J'espère que le quantique vous paraîtra maintenant moins mystérieux.