UN ORDINATEUR QUANTIQUE...C'EST QUOI?
Les ordinateurs quantiques sont des machines au fonctionnement complexe.
Mais ils sont souvent évoqués comme le probable futur plus ou moins lointain de l'informatique et dont les qualités théoriques attirent aujourd'hui de larges investissements. Qu'est-ce qui fait la différence entre nos bons vieux PC actuels et un ordinateur quantique?
C'est simple, à peu près tout et singulièrement la base de l'informatique: le bit.
Les bits et les qubits
Tout système «intelligent» doit stocker des informations, faire des calculs. Et de la même manière que l'ADN des êtres vivants est codé sur quatre bases (A,T,G,C), les ordinateurs actuels utilisent un système binaire (0 ou 1).
Une unité d'information binaire, une case qui peut être soit 1 soit 0 est appelé un bit. Pour stocker un bit, tout un tas de méthodes existent utilisant les propriétés physiques des matériaux comme leur champ magnétique, leur charge,etc.
Les ordinateurs quantiques utilisent les qubits (quantum-bits) qui reflètent les propriétés
quantiques de la matière. La physique quantique nous dit qu'une particule élémentaire passe d'un état énergétique à un autre en faisant des sauts quantiques et non de manière continue.
L'état quantique d'un qubit ne peut être connu qu'en l'observant. Avant son observation,il est à la fois 0 et 1 en même temps avec une certaine probabilité a d'être 0 et b d'être 1 (avec a + b = 1) . Les états 0 et 1 sont donc superposés.
L'algorithme utilisé est très différent puisqu'il s'agit de trouver des propriétés qui font qu'en entrant un certain nombre de qubits et en leur appliquant certaines transformations, on puisse, à la fin, en observant l'état réel des qubits (0 et 1) déduire la réponse «calculée» pour une question.
Cette réponse sera la résultat de la superposition des états les plus probables des qubits, ce qui donnera la bonne réponse avec une forte probabilité de succès mais pas complètement sûre. C'est donc un système probabiliste et non déterministe.
Pourquoi utiliser les qubits ?
La principale raison vient du fait que la puissance de calcul théorique d'un ordinateur quantique augmente exponentiellement avec le nombre de qubits pris en compte.
Pour comprendre cela, il faut bien réaliser qu'un algorithme quantique n'utilise pas l'état observé d'un ou plusieurs qubits mais bien la superposition de leurs états possibles pour faire ses calculs.
Donc, un processeur à 2 qubits permet d'effectuer des calculs simultanés sur les 4 états superposés, un processeur à 10 qubits 1024 états superposés et ainsi de suite ( 2 puissance n qubits).
Grâce à cette propriété, si des ordinateurs quantiques à plusieurs centaines de qubits étaient réalisés, ils pourraient simuler des problèmes actuellement complètement hors de portée comme la vie d'une cellule atome par atome ou même l'état de l'Univers.
Il est impossible de copier un qubit. En effet, pour le copier, il faut nécessairement le lire, donc l'observer. Or l'observation d'un état quantique le fixe dans une position 0 ou 1. Il est impossible de remettre le qubit dans le même état de superposition 0 et 1 que précédemment (on ne peut pas connaître alpha et bêta). Un qubit dirigé d'un point A à un point B ne pourrait donc pas être lu par un intermédiaire sans que l'intrusion ne soir détectée au point B, ce qui changerait complètement le niveau de sécurité sur les réseaux informatiques.