Dans cet article, nous allons expliquer quelles sont les caractéristiques de l'ordinateur quantique, toutes les applications possibles et comment il fonctionne. En savoir plus.
Les ordinateurs quantiques sont l'une des innovations les plus intéressantes de ces dernières années : des dispositifs plus rapides, plus efficaces et plus fonctionnels qui exploitent la combinaison de la physique et de l'informatique quantiques pour résoudre des problèmes très complexes en peu de temps. Plus précisément, la curiosité à l'égard de ces dispositifs super-technologiques s'accroît rapidement après la présentation de Sycamore, l'ordinateur quantique de Google qui, dans le cadre d'une expérience coordonnée par Google et menée par la NASA, Caltech (California Institute of Technology) et l'Université technique d'Aix-la-Chapelle (Aachen, Allemagne), a résolu en un peu plus de trois minutes une tâche qui aurait pris environ 10 000 ans à un ordinateur traditionnel.
À ce jour, le monde de l'informatique quantique évolue rapidement, mais de nombreux aspects de celle-ci, notamment en ce qui concerne ses applications possibles, font encore l'objet de discussions et, de fait, restent difficiles à comprendre pour les non-experts. Essayons donc de comprendre ce qu'est un ordinateur quantique, comment il fonctionne et quelles pourraient être ses applications pratiques.
Ce qu'est un ordinateur quantique et comment il fonctionne
L'ordinateur quantique est un dispositif doté d'une capacité de traitement des données et d'une puissance de calcul bien supérieures à celles de tout autre ordinateur classique : dans ce dernier, en effet, certains aspects "physiques", comme l'architecture matérielle utilisée, limitent la complexité des problèmes qui peuvent être résolus.
L'ordinateur quantique, quant à lui, exploite les lois de la physique et de la mécanique quantique en remplaçant le bit "classique", l'unité minimale d'information d'un processeur conventionnel, par le qubit (bit quantique), des particules subatomiques comme les photons ou les électrons capables de stocker beaucoup plus d'informations.
En effet, alors que le bit numérique est une entité binaire qui peut prendre les valeurs 0 et 1 selon que le courant circule ou non, le qubit peut représenter les deux états en même temps (à la fois 0 et 1), qui peuvent également s'influencer mutuellement même s'ils ne sont pas physiquement connectés ; le qubit est donc une unité fondamentale capable d'effectuer des calculs simultanément grâce à la superposition des états quantiques.
Les applications possibles de l'ordinateur quantique
Comme nous l'avons déjà mentionné, l'ordinateur quantique est capable de traiter en même temps plusieurs solutions à un même problème grâce au calcul parallèle ; et, s'il est vrai qu'à ce jour la plupart des possibilités de ces dispositifs restent à découvrir, il est également vrai que les chercheurs du domaine tentent d'identifier les aspects pratiques les plus intéressants à concevoir et à mettre en œuvre dans la vie réelle.
Par exemple, le groupe Volkswagen, en collaboration avec Google, a mis en place un projet pilote d'optimisation en temps réel des flux de circulation, en exploitant la puissance des ordinateurs quantiques de Google. Dans le même temps, l'informatique quantique pourrait être mise à profit dans la cryptographie (cybersécurité), les prévisions météorologiques et la création de nouveaux matériaux.
Bien que l'informatique quantique ait beaucoup progressé, il est encore bien trop tôt pour imaginer toutes les applications possibles des ordinateurs quantiques ; Sycamore lui-même, l'ordinateur quantique de Google, a résolu un problème mathématique d'intérêt purement académique, sans aucune implication pratique. Il ne reste plus qu'à attendre et à suivre les recherches et les travaux des professionnels qui feront (tôt ou tard) des ordinateurs quantiques une réalité pratique.
Ordinateur quantique Quby
Quby, l'ordinateur quantique construit par la start-up Active Cypher, a récemment été dévoilé. Il est capable de réduire le temps nécessaire pour réaliser une attaque par force brute, même en présence d'algorithmes cryptographiques tels que AES-256. Quby (dont le nom vient du qubit) est capable de craquer tout type de justificatif d'accès crypté en quelques secondes grâce à des algorithmes quantiques ouverts.
Mike Quinn, directeur de la stratégie chez Active Cypher, a déclaré que " la puissance de Quby expose les vulnérabilités inhérentes à la plupart des infrastructures de sécurité informatique. Les avantages de l'informatique quantique seront sans aucun doute nombreux (...) mais il serait imprudent de ne pas prendre conscience des dangers qu'une telle technologie peut introduire si elle tombe entre les mains d'acteurs malveillants.'
L'informatique quantique et l'intelligence artificielle
Les ordinateurs quantiques peuvent être capables de résoudre des tâches très complexes, bien au-delà des capacités des superordinateurs traditionnels, mais les états quantiques sont extrêmement sensibles aux interférences de l'environnement extérieur, comme les vibrations et la température.
Afin de protéger les ordinateurs quantiques de ce problème, un certain nombre de stratégies complexes de correction d'erreurs ont été conçues, dont une particulièrement fascinante de Florian Marquardt, directeur de l'Institut Max Planck pour la science de la lumière, et de son équipe, qui ont présenté un système de correction d'erreurs qui apprend en utilisant des techniques d'intelligence artificielle.
Ce système est basé sur les capacités des réseaux neuronaux artificiels, des programmes capables d'imiter le comportement interconnecté des neurones du cerveau humain, et sur la possibilité que, avec un entraînement suffisant, ces réseaux puissent apprendre une tâche fondamentale pour l'avenir des ordinateurs quantiques, la correction d'erreurs quantiques, en surmontant efficacement les autres stratégies de correction d'erreurs quantiques.