Qu'est-ce qu'un ordinateur Quantum?
Un ordinateur quantique est un dispositif qui exploite des phénomènes de la mécanique quantique pour exécuter des algorithmes. Comme les ordinateurs quantiques ont des propriétés de calcul fondamentalement différentes de celles des ordinateurs classiques, les données contenues dans ces ordinateurs sont appelées qubits plutôt que bits. Dans les ordinateurs classiques, les données sont représentées par des rainures microscopiques sur un disque dur. Dans un ordinateur quantique, les données sont représentées par les propriétés quantiques d'une molécule ou d'un ensemble de molécules donné.
Au lieu d'effectuer des calculs en récupérant les données d'un disque dur et en les traitant à l'aide d'un circuit intégré rempli de portes logiques, les ordinateurs quantiques traitent les données en bombardant la molécule contenant des informations avec de courtes impulsions de rayonnement. Chaque cycle de bombardement représente une opération algorithmique sur les données contenues dans la molécule. Lorsque l'algorithme se termine, l'état quantique de la molécule est mesuré, un processus qui lui-même polarise le résultat final. Cela est dû à la nature fondamentalement incertaine de la mécanique quantique.
Pour contourner cette difficulté, les algorithmes d’informatique quantique sont exécutés plusieurs fois et la moyenne pondérée de la sortie approche de façon asymptotique de la bonne réponse. Les phénomènes de la mécanique quantique étant intrinsèquement probabilistes plutôt que déterministes, une réponse bien définie du premier coup n'est pas possible.
Les ordinateurs quantiques possèdent certaines capacités qui manquent aux ordinateurs classiques. L'informatique quantique permet la factorisation rapide de grands nombres (une menace explicite pour les techniques cryptographiques classiques), la simulation plus précise des phénomènes quantiques et une recherche très efficace dans les bases de données.
Pour tout espace de recherche de taille n nœuds, où chaque nœud représente une solution possible à un problème, il n’existe qu’une solution possible, et chaque nœud doit faire l’objet d’une recherche individuelle pour les propriétés correspondant à une solution correcte. L’informatique quantique offre donc une rapidité exceptionnelle. Dans les ordinateurs classiques, le temps de recherche moyen est le temps nécessaire pour vérifier chaque nœud fois le nombre de nœuds ( n ) divisé par deux (il est probable que la solution sera trouvée à peu près à mi-parcours de la recherche). Dans les ordinateurs quantiques, le temps de recherche moyen est le temps nécessaire pour vérifier chaque nœud fois la racine carrée de n . Cela confère un avantage énorme qui ne devient encore plus impressionnant que lorsque nous examinons des problèmes plus importants.
Il n’est pas encore possible de concevoir toutes les applications d’ordinateurs quantiques matures. Le nombre le plus élevé de qubits jamais contenus dans un système informatique quantique est de 7. Comme la recherche en informatique quantique se poursuit rapidement avec plusieurs millions de dollars de financement, il ne faudra que peu de temps avant qu'une avancée décisive se produise et que des applications impressionnantes soient inventées.