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<\/figure>\n\n\n\nCette th\u00e9orie de l’utilisation des bits fonctionne bien pour la plupart des choses et nos ordinateurs peuvent facilement calculer ces r\u00e9sultats en 1 et 0. Cependant, nous savons qu’il existe aussi des cas d’incertitude qui n\u00e9cessitent des calculs extraordinairement complexes, tout comme la nature et l’univers. Nos ordinateurs ne peuvent pas faire face \u00e0 cette incertitude, m\u00eame les superordinateurs ont quelques difficult\u00e9s avec ces calculs qui prennent de nombreuses ann\u00e9es pour effectuer un calcul complexe.
En 1927, un physicien allemand, Werner Heisenberg, a introduit le principe d’incertitude, selon lequel on ne peut pas tout savoir sur une particule quantique en m\u00eame temps. Plus vous en savez sur sa position, moins vous en savez sur sa vitesse. C’est ce qu’on appelle la m\u00e9canique quantique.
Un ordinateur quantique utilise les principes de la m\u00e9canique quantique en prenant ces 1 et ces 0 et en y ajoutant une incertitude afin qu’il puisse \u00eatre un 1 ou un 0 en m\u00eame temps. Par exemple, si vous lancez une pi\u00e8ce de monnaie et qu’elle tombe sur la face, cela pourrait \u00eatre un 1, si vous la relancer, elle pourrait tomber sur la pile et cela pourrait \u00eatre un 0. Ainsi, \u00e0 chaque fois que vous tirerez \u00e0 pile ou face, vous obtiendrez un certain r\u00e9sultat. Que se passe-t-il si vous faites tourner la pi\u00e8ce continuellement ? S’agit-il d’un 1 ou d’un 0 ? Il s’agit des deux. Cet \u00e9tat d’incertitude est connu sous le nom de superposition dans l’informatique quantique et \u00e9quivaut \u00e0 faire tourner la pi\u00e8ce. Plus vous avez de superpositions dans un ordinateur quantique, plus vous pouvez avoir de combinaisons et de m\u00e9moire.<\/p>\n\n\n\n
Comment fonctionnent les ordinateurs quantiques?<\/h2>\n\n\n\n
Au lieu d’utiliser des bits comme les ordinateurs normaux, les ordinateurs quantiques utilisent ce que l’on appelle des qubits. Les qubits sont faits de mat\u00e9riaux super conducteurs et sont un dispositif physique. Les qubits sont contr\u00f4l\u00e9s \u00e0 l’aide d’impulsions micro-ondes qui ont \u00e9t\u00e9 sp\u00e9cifi\u00e9es avec une fr\u00e9quence et une dur\u00e9e particuli\u00e8res pour mettre le qubit dans une superposition ou faire basculer l’\u00e9tat dans un sens ou dans un autre. Comme chaque qubit repr\u00e9sente deux \u00e9tats \u00e0 la fois, le nombre total d’\u00e9tats double avec chaque qubit ajout\u00e9. Un qubit correspond \u00e0 deux chiffres, deux \u00e0 quatre chiffres, trois \u00e0 huit et ainsi de suite. Cela commence bas mais devient \u00e9norme rapidement. Interf\u00e9rence<\/strong> – En utilisant une propri\u00e9t\u00e9 quantique telle que l’interf\u00e9rence, vous pouvez contr\u00f4ler les \u00e9tats quantiques en amplifiant les signaux qui sont plus proches de la bonne r\u00e9ponse et annuler les types de signaux qui penchent vers la mauvaise r\u00e9ponse. Cela fonctionne remarquablement comme le casque anti-bruit qui lit les longueurs d’ondes ambiantes et cr\u00e9e ensuite l’onde oppos\u00e9e pour l’annuler en cr\u00e9ant des interf\u00e9rences. Comme nous le savons, vous pouvez faire des interf\u00e9rences constructives et des interf\u00e9rences destructives. Les interf\u00e9rences constructives amplifient la longueur d’onde, donc le signal devient plus grand et si vous avez des interf\u00e9rences destructives, l’amplitude devient plus faible. Cela fonctionne de la m\u00eame mani\u00e8re dans l’informatique quantique, permettant de contr\u00f4ler les \u00e9tats. L’informatique quantique n’en est qu’\u00e0 ses d\u00e9buts, mais de nombreuses recherches de grande envergure sont men\u00e9es pour \u00e9largir encore ses capacit\u00e9s. L’un des plus grands mythes qui tournent autour de l’informatique quantique est que le simple fait d’ajouter plus de qubits augmentera sa capacit\u00e9. Bien que cela soit vrai, c’est aussi l’un des plus grands d\u00e9fis de l’informatique quantique, car ce n’est pas aussi simple que cela. Les ordinateurs quantiques sont des machines extraordinairement complexes. Avec leurs micro-ondes de haute pr\u00e9cision et leurs temp\u00e9ratures inf\u00e9rieures \u00e0 z\u00e9ro, ils sont extr\u00eamement sensibles \u00e0 tout bruit \u00e9lectrique ou \u00e0 tout effet de l’environnement. Lorsque vous ajoutez un autre qubit, vous multipliez effectivement les probl\u00e8mes.<\/p>\n\n\n\n Un autre d\u00e9fi que certaines personnes ont du mal \u00e0 saisir est que l’information quantique ne peut \u00eatre conserv\u00e9e qu’un certain temps. Il y a un nombre limit\u00e9 de calculs qui peuvent \u00eatre effectu\u00e9s avant de commencer \u00e0 perdre ces informations.<\/p>\n\n\n\n Que faut-il faire maintenant ? Les leaders actuels de l’industrie doivent commencer \u00e0 construire des couches abstraites pour qu’il soit plus facile pour les programmeurs et les scientifiques de se lancer dans l’apprentissage, la recherche et la d\u00e9couverte de nouveaux domaines d’application de l’informatique quantique. Cela n\u00e9cessitera \u00e9galement le d\u00e9veloppement de nouveaux algorithmes quantiques sur lesquels les partenaires de recherche travaillent. La progression ira \u00e9galement de pair avec la croissance exponentielle du mat\u00e9riel et des processeurs quantiques, en ajoutant plus de qubits.<\/p>\n\n\n\n L’informatique quantique a le potentiel d’acc\u00e9l\u00e9rer rapidement l’intelligence artificielle et l’industrie 4.0. Google s’en sert d\u00e9j\u00e0 pour am\u00e9liorer les voitures \u00e0 conduite autonome ainsi que pour mod\u00e9liser des r\u00e9actions chimiques complexes.<\/p>\n\n\n\n Voici une liste compl\u00e8te des applications les plus populaires de l’informatique quantique :<\/p>\n\n\n\n La plupart des grandes d\u00e9couvertes qui ont eu lieu jusqu’\u00e0 pr\u00e9sent sont venues de milieux contr\u00f4l\u00e9s, o\u00f9 ils utilisent des probl\u00e8mes dont ils connaissent d\u00e9j\u00e0 les r\u00e9ponses, pour atteindre la supr\u00e9matie quantique. Google a r\u00e9cemment affirm\u00e9 avoir d\u00e9j\u00e0 atteint la supr\u00e9matie quantique, c’est-\u00e0-dire qu’un ordinateur quantique surpasse un ordinateur traditionnel. Google affirme que son processeur de 54 qubits a \u00e9t\u00e9 capable d’effectuer un calcul en 200 secondes qui aurait normalement pris 10 000 ans \u00e0 un ordinateur traditionnel. Cette affirmation a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 fortement critiqu\u00e9e par IBM, qui affirme que le calcul n’aurait pris que 2,5 jours.<\/p>\n\n\n\n
Les qubits sont petits, jusqu’au niveau mol\u00e9culaire. Par cons\u00e9quent, les qubits sont principalement constitu\u00e9s d’\u00e9lectrons en raison des propri\u00e9t\u00e9s de la m\u00e9canique quantique, en particulier leur propri\u00e9t\u00e9 de champ magn\u00e9tique. C’est pourquoi ils constituent un \u00e9l\u00e9ment fondamental de l’ordinateur quantique. Pour qu’un \u00e9lectron soit utilis\u00e9 comme qubit, il doit y avoir un moyen fiable de d\u00e9terminer sa position et de changer sa direction. Les qubits utilisent un concept connu sous le nom de point quantique, qui est un volume sph\u00e9rique ayant g\u00e9n\u00e9ralement un diam\u00e8tre d’un dixi\u00e8me de milli\u00e8me de millim\u00e8tre. \u00c0 l’int\u00e9rieur de ce point quantique, qui est constitu\u00e9 de deux mat\u00e9riaux semi-conducteurs tels que le silicium et le germanium refroidis \u00e0 des temp\u00e9ratures exceptionnellement basses, se trouve un \u00e9lectron libre. Dans ce format, la rotation \u00e9lectronique peut \u00eatre commut\u00e9e \u00e9lectroniquement.
Superposition<\/strong> – Comme nous l’avons d\u00e9j\u00e0 expliqu\u00e9, la superposition est l’incertitude de l’\u00e9tat d’un qubit o\u00f9 il peut \u00eatre allum\u00e9 et \u00e9teint en m\u00eame temps ou quelque part sur un spectre situ\u00e9 entre les deux. Un bon exemple de la fa\u00e7on dont cela fonctionne est si vous demandez \u00e0 un ordinateur normal d’entrer dans un labyrinthe et de trouver la sortie ; il essaiera tous les itin\u00e9raires, les excluant tous par t\u00e2tonnements jusqu’\u00e0 ce qu’il trouve son chemin pour sortir du labyrinthe. Ce processus peut prendre beaucoup de temps ainsi qu’une plus grande quantit\u00e9 de m\u00e9moire pour stocker chaque itin\u00e9raire manqu\u00e9. Demandez \u00e0 un ordinateur quantique de trouver son chemin pour sortir d’un labyrinthe et il suivra tous les chemins du labyrinthe en m\u00eame temps. Il peut avoir cette incertitude. Combin\u00e9 avec l’enchev\u00eatrement et l’interf\u00e9rence qui sont les deux autres \u00e9l\u00e9ments d’un calcul quantique, il peut trouver la sortie dans le labyrinthe en un instant.
Enchev\u00eatrement<\/strong> – Les qubits peuvent aussi faire ce qu’on appelle un enchev\u00eatrement. Pour revenir \u00e0 l’analogie du pile ou face, si vous lancez deux pi\u00e8ces, le r\u00e9sultat du pile ou face n’a aucune influence sur l’autre, elles sont compl\u00e8tement ind\u00e9pendantes l’une de l’autre. Dans l’enchev\u00eatrement, deux particules sont li\u00e9es ensemble m\u00eame si elles sont physiquement d\u00e9connect\u00e9es l’une de l’autre. Cet enchev\u00eatrement signifie que si vous lancez les deux pi\u00e8ces en m\u00eame temps, le r\u00e9sultat est \u00e9galement le m\u00eame. Ils se comportent d’une mani\u00e8re qui devient une sorte de syst\u00e8me. L’enchev\u00eatrement est utilis\u00e9 pour r\u00e9duire le nombre d’erreurs dans un syst\u00e8me tout en \u00e9tant plus efficace, ce qui permet d’effectuer les calculs beaucoup plus rapidement.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/knowhowprod.wpengine.com\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Quantum-img-2-1024x341.jpg\")
C’est la combinaison de ces trois \u00e9l\u00e9ments qui fait fonctionner un ordinateur quantique, pour effectuer des calculs complexes et \u00e0 des vitesses extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n\n\n\nQuels sont les d\u00e9fis de l’informatique quantique?<\/h2>\n\n\n\n
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Quelles sont les prochaines \u00e9tapes ?<\/h2>\n\n\n\n
Qui utilise cette technologie ?<\/h2>\n\n\n\n
Daimler AG<\/strong> – En 2018, le fabricant automobile allemand Daimler AG a annonc\u00e9 deux partenariats avec Google et IBM. Les v\u00e9hicules \u00e9lectriques sont fondamentalement bas\u00e9s sur la chimie des cellules de batterie. L’informatique quantique ajoute de l’espoir dans des domaines comme la simulation cellulaire et le vieillissement des cellules de batterie. L’am\u00e9lioration des batteries pour les v\u00e9hicules \u00e9lectriques pourrait contribuer \u00e0 accro\u00eetre l’adoption de ces v\u00e9hicules.
Daimler \u00e9tudie \u00e9galement comment l’informatique quantique pourrait potentiellement acc\u00e9l\u00e9rer l’IA, ainsi que g\u00e9rer un avenir de v\u00e9hicules autonomes et acc\u00e9l\u00e9rer son r\u00e9seau logistique. Il suit les traces de Volkswagen. En 2017, VW a annonc\u00e9 un partenariat avec Google ax\u00e9 sur des initiatives similaires. Il a aussi fait \u00e9quipe avec D-Wave Systems, en 2018.
Volkswagen Group<\/strong> – D-Wave et VW ont d\u00e9j\u00e0 men\u00e9 des programmes pilotes sur un grand nombre de d\u00e9fis li\u00e9s \u00e0 l’optimisation du trafic et des d\u00e9placements, notamment la rationalisation des flux de trafic \u00e0 P\u00e9kin, Barcelone et, ce mois-ci, \u00e0 Lisbonne. Pour ce dernier, une flotte de bus a parcouru des itin\u00e9raires distincts qui ont \u00e9t\u00e9 adapt\u00e9s aux conditions de circulation en temps r\u00e9el gr\u00e2ce \u00e0 un algorithme quantique, que VW continue de r\u00e9gler apr\u00e8s chaque essai. Selon le PDG de D-Wave, Vern Brownell, le pilote de la soci\u00e9t\u00e9 \u00ab\u00a0nous rapproche plus que jamais de la r\u00e9alisation d’un v\u00e9ritable calcul quantique pratique\u00a0\u00bb.
JP Morgan Chase – Il n’est pas surprenant que l’une des plus grandes soci\u00e9t\u00e9s financi\u00e8res s’int\u00e9resse \u00e0 l’informatique quantique. Apr\u00e8s tout, le march\u00e9 financier est une incertitude \u00e0 certains \u00e9gards. JP Morgan est l’un des partenaires du r\u00e9seau quantique de Microsoft qui comprend des universit\u00e9s de recherche, des soci\u00e9t\u00e9s technologiques et des entreprises affili\u00e9es. L’informatique quantique et la mod\u00e9lisation financi\u00e8re se compl\u00e8tent parfaitement et pr\u00e9sentent de nombreuses similitudes structurelles. Des recherches ont maintenant \u00e9t\u00e9 effectu\u00e9es sur le mod\u00e8le de Monte Carlo, qui mesure la probabilit\u00e9 de divers r\u00e9sultats et \u00e9value leurs risques.<\/p>\n\n\n\nQuelles sont les choses les plus innovantes dans le domaine de l’informatique quantique ?<\/h2>\n\n\n\n