L'informatique quantique

Qu'est-ce que le quantique ?

Le quantique est un principe de physique concernant les atomes et les particules, qui a été découvert au 20ème siècle. Il nous a permis de découvrir les protons et les neutrons, et ainsi l’énergie nucléaire, les lasers, les microscopes électroniques, l’imagerie médicale, etc.

L’informatique quantique

Le développement du quantique dans l’informatique ne s’était jamais réellement fait à cause de la complexité du domaine, de son coût et principalement de l’instabilité d’une particule quantique (quelques minutes de durée de vie seulement dans un processeur quantique).

La question du quantique s’est posé lorsque l'entreprise Intel a été confrontée à un problème de taille majeure :
La miniaturisation de leurs circuits n’avait jamais posée de problèmes, jusqu’à que des perturbations inconnues arrivent.
Ces problèmes relevaient du domaine quantique, démontrant ainsi les limites physiques du modèle actuel des processeurs.

Le développement du quantique dans l’informatique fût ensuite rapidement pris en compte, jusqu’à l’idée de créer des ordinateurs fonctionnant uniquement avec des processeurs quantique, afin de palier à cette limite.

Le processeur quantique

Les processeurs quantique permettraient de calculer et de résoudre des problèmes actuellement insolvables pour l’humanité faute de puissance de calculs suffisante. Pour cela une refonte totale de la logique des processeurs est donc nécessaire.

Actuellement les processeurs binaire que l’on utilise sont composés de bits.
Un bit est un composant électronique contenant exclusivement 0 ou 1, que le processeur utilise donc pour calculer, mais qui limite les possibilités sur des calculs très complexes dû au temps pour les effectuer.

Un processeur quantique est composé lui de qubits, qui sont des bits quantique.
Le qubit est un composant utilisant des particules microscopiques pour calculer, mais son avantage est qu'il peut au même instant contenir une infinité de valeurs entre 0 et 1.
Il utilise pour cela des phénomènes complexes de la physique quantique que je ne détaillerai pas ici, mais on retiendra que les calculs fonctionnent et qu’ils sont donc exponentiellement plus rapide que sur un processeur binaire.

Le quantique vu par Microsoft

En plus du développement des processeurs quantique, Microsoft voulant être pionnier sur ce domaine a créé le Q# qui est un langage de programmation pour les futurs processeurs quantique.

La suprématie quantique

Une course au développement des processeurs quantique s’est établie entre les grandes entreprises de l’informatique, pour atteindre ce qu’on appelle la "suprématie quantique".

Cette dénomination désigne le nombre de 50 qubits, limite à partir de laquelle un ordinateur binaire ne pourra jamais dépasser cette puissance de calcul, dû aux limites de la physique.

Plusieurs entreprises ont déjà réussies à atteindre la suprématie quantique en créant des ordinateurs quantique de plus de 50 qubit, mais aucun n'a encore réussi à faire un processeur quantique de plus de 50 qubits stable (plus le nombre de qubits augmente, plus l'état du processeur est instable).

Les problèmes du quantique

Pourquoi les ordinateurs quantique n’existent-ils toujours pas ?

Simplement car un qubit ne peut fonctionner qu’à la température du zéro absolu (-273,15 °C) et qu’il ne peut être utilisé pour calculer qu’une seule fois avant de se détruire (mais des solutions progressent pour les réutiliser plusieurs fois).

Ces fortes contraintes obligent la recherche et le développement sur le sujet afin de rendre plus tard utilisable les processeurs quantique au même titre que les processeurs binaires.

Conclusion

L’informatique quantique est un domaine très complexe mélangeant de la physique avancée à l’informatique.

Cela reste une solution très spécialisée pour des calculs précis qui sont impossible à faire actuellement, mais cela ouvrira la porte vers de nouveaux horizons dans de nombreux domaines comme la cryptographie ou encore l’intelligence artificielle.

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