Informatique quantique : Définition et explications
- 24/07/23
- Actualités
Informatique quantique, ordinateur quantique, qubit : que signifient ces termes ?
Comme beaucoup de personnes, vous avez déjà entendu parler du terme « informatique quantique » ou « ordinateur quantique », mais vous ignorez le sens de ces termes ? Il s’agit d’un sous-domaine de l’informatique qui étudie une technologie particulière : la théorie quantique. Levée de voile sur l’informatique quantique.
Que faut-il retenir de cet article sur l’informatique quantique ?
L’informatique quantique est au cœur de nombreux débats ces dernières décennies. Prévue pour faciliter la résolution des calculs et problèmes complexes, cette technologie est actuellement en plein essor. Dans cet article, Itaia, société d’infogérance, vous explique ce domaine pluridisciplinaire.
- Qu’est-ce que l’informatique quantique et en quoi consiste-t-elle ?
- Quels sont les principes du Quantum computing ?
- Quels sont les avantages de l’informatique quantique ?
Qu’est-ce que l’informatique quantique ?
L’informatique quantique, également appelée « Quantum computing », est un domaine multidisciplinaire qui regroupe les mathématiques, l’informatique et la physique.
Ce domaine d’étude vise à développer des technologies basées sur la mécanique ou théorie quantique afin de résoudre des problèmes très complexes pour les ordinateurs classiques.
Il faut souligner que les particules quantiques ont la capacité de contenir et de traiter de très grandes quantités d’informations. Les maîtriser constituerait un grand bond dans le futur et permettrait de pousser les limites de la science.
Le Quantum computing inclut le développement d’applications puissantes, capables de résoudre des problèmes et calculs complexes. Afin d’étudier le comportement des particules quantiques, il est cependant nécessaire d’utiliser des ordinateurs quantiques.
Qu’est-ce que la mécanique quantique ?
La théorie ou mécanique quantique étudie et explique le comportement ainsi que la nature de l’énergie et de la matière aux niveaux atomique et subatomique (microscopique). En effet, au niveau subatomique, les équations décrivant les comportements des particules quantiques sont différentes de celles qui expliquent notre monde (macroscopique).
Le Quantum computing exploite alors les comportements étranges des très petites particules de la nature sur lesquelles les lois classiques de la physique ne s’appliquent pas.
Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique ?
Un ordinateur quantique est un ordinateur destiné à résoudre plus rapidement des problèmes mathématiques extrêmement complexes pour les ordinateurs classiques (en seulement quelques secondes). Ce type de machine héberge un processeur quantique dans lequel on isole les particules quantiques afin de les étudier et les manipuler.
Grâce à son puissant processeur, un ordinateur est à même de doubler la puissance de calcul d’un ordinateur traditionnel. Théoriquement, ce type de machine peut calculer 23 fois plus vite d’une machine classique.
Ordinateur quantique : quels sont les composants ?
Un ordinateur quantique se compose de :
Matériel quantique
Le matériel quantique regroupe trois composants distincts :
- Un plan de données quantique ;
- Un plan de processus de contrôle et processus hôte ;
- Un plan de contrôle et de mesure.
Logiciels quantiques
Ceux-ci se basent sur des algorithmes quantiques uniques par le biais d’un circuit quantique.
Quels sont les principes de l’informatique quantique ?
Pour comprendre le fonctionnement d’un ordinateur quantique, il convient de connaître les concepts de base de l’informatique quantique.
Les Qubits
Pour les ordinateurs classiques ou traditionnels, les unités d’information de base sont représentées en « bits ». Le signal électronique « bit » est considéré comme activé ou désactivé, en haut ou en bas. Les informaticiens codent le bit en binaire : 0 ou 1.
Pour les ordinateurs quantiques, les bits quantiques sont appelés « Qubits ». Ceux-ci représentent les particules quantiques. Comme les qubits se basent sur les lois de la mécanique quantique, ils peuvent être placés dans une superposition d’états.
La superposition
Les lois de la physique quantique font qu’une particule quantique peut adopter une superposition d’états. Celle-ci peut alors se comporter comme si elle se trouve dans deux états différents en même temps. Ainsi, sa valeur peut être égale à 0 et/ou en même temps égale à 1.
Entre autres, cela signifie qu’il peut y avoir des combinaisons d’informations en même temps. Cette superposition d’états des qubits peut aussi se traduire comme une représentation facile des problèmes complexes, par rapport aux méthodes de calcul classiques.
L’intrication
Il existe également un second effet quantique appelé « intrication ». Ce dernier crée une corrélation entre deux qubits, permettant à ceux-ci d’être enchevêtrés. Ainsi, si l’un des qubits est modifié, cela va avoir un impact sur les autres particules, ce qui permet de résoudre les problèmes complexes beaucoup plus rapidement.
La décohérence
Il s’agit de la perte de l’état quantique d’un qubit à cause des facteurs environnementaux (comme les radiations par exemple).
Quels sont les différents types de technologie quantique ?
Il existe un grand nombre de technologies quantiques, en voici quelques exemples :
- Les recuits quantiques ;
- Les processeurs à atomes de Rydberg ;
- Les processeurs photoniques ;
- Les processeurs à atomes neutres ;
- Les processeurs à piège à ions basés sur des portes ;
- Les processeurs superconducteurs basés sur les portes.
Quels sont les avantages de l’informatique quantique ?
L’informatique quantique constitue un grand bond dans le futur. Ce domaine multidisciplinaire va révolutionner les industries et permettra aux scientifiques de progresser dans différents domaines qui nécessitent des calculs complexes (comme la recherche de médicaments par exemple).
Dans le domaine du Big Data, le Quantum Computing permet aux entreprises de collecter et d’analyser de grandes quantités de données beaucoup plus rapidement. Grâce aux algorithmes quantiques, les entreprises peuvent analyser simultanément les éléments d’une base de données.
Bon à savoir sur la manipulation des particules quantiques
Les méthodes de manipulation des particules quantiques varient selon les ingénieurs et l’approche quantique adoptée. Pour certaines méthodes par exemple, les ingénieurs doivent refroidir le processeur quantique à très basses températures (semblables à celles d’une congélation). D’autres méthodes, en revanche, utilisent le laser pour manipuler les particules quantiques.
Quelle que soit la méthode choisie, le but de l’étude reste le même : découvrir un moyen efficace et efficient pour exploiter le potentiel des particules quantiques.
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