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Publié par Dreuz Info le 17 mars 2019

Dreuz n’est pas un site consacré à la haute technologie, mais elle nous concerne tous.

Les nouveaux ordinateurs, tablettes et smartphones utilisant des ‘qubits’ au lieu de bits classiques seront beaucoup plus puissants – mais ils se heurtent encore à des obstacles importants.

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Ces dernières années, il y a eu beaucoup de progrès dans le domaine des ordinateurs quantiques.

IBM, Google et Microsoft sont des acteurs majeurs, de même que plusieurs groupes de recherche universitaires et laboratoires nationaux à travers le monde. La technologie donne l’impression d’être très prometteuse, mais la nature et la portée exacte de cette promesse n’ont été que vaguement définies. Car il est de plus en plus évident que les ordinateurs quantiques se présenteront dans une variété de tailles et de formes différentes, adaptées à différents usages.

Les ordinateurs ordinaires stockent l’information sous forme de bits, qui peuvent être dans l’un des deux états suivants : 1 ou 0 (« Bit » est l’abréviation de chiffre binaire). De longues séquences de bits peuvent coder des informations complexes de toutes sortes, des positions aux structures des protéines en passant par des images de chats.

Les ordinateurs quantiques, en revanche, utilisent des bits quantiques, appelés qubits.

Dans différentes technologies exploratoires, les qubits peuvent prendre la forme d’atomes individuels, d’électrons, de minuscules boucles supraconductrices ou d' »anyons » plus exotiques (une race de particules émergentes). Les Qubits, étant plus complexes que les bits, ils peuvent stocker l’information de manière plus dense.

Les ordinateurs classiques ne sont pas bien adaptés à la simulation des systèmes quantiques. Ils n’ont tout simplement pas assez d’espace pour stocker et manipuler l’information requise. Les ordinateurs quantiques promettent d’être bien meilleurs en mécanique quantique. En principe, cela leur permettra de calculer les propriétés de la matière, y compris les catalyseurs potentiels, les médicaments, les cellules solaires et les piles, éliminant ainsi le besoin d’expériences laborieuses et difficiles à réaliser.

Les ordinateurs quantiques sont également regardés comme des outils pouvant déchiffrer les codes. Mais ces applications sont très exigeantes, nécessitant des calculs précis impliquant des milliers de qubits. Cette perspective est futuriste. Dans un avenir prévisible, les ordinateurs quantiques à usage général seront limités à quelques dizaines de qubits et seront sujets aux erreurs.

Bien que les qubits soient puissants, ils sont aussi délicats et difficiles à utiliser

Si les qubits sont puissants, ils sont aussi délicats et difficiles à travailler. S’ils sont « bousculés » par des champs environnementaux ou des particules, ils peuvent brouiller l’information qu’ils étaient censés coder. Nous savons qu’une mémoire d’ordinateur peut être effacée par un champ magnétique important, par exemple, mais la mémoire quantique est sensible à des champs beaucoup plus faibles.

Les assemblages d’atomes ultrafroids sont des simulateurs quantiques particulièrement utiles, car nous pouvons manipuler leurs interactions en les baignant dans une lumière laser réglable, avec des champs électriques et magnétiques. Par exemple, nous pouvons utiliser des atomes froids comme substituts des neutrons pour en apprendre davantage sur l’intérieur des étoiles à neutrons. Un autre développement prometteur est celui des hybrides classiques-quantiques, dans lesquels un ordinateur classique peut faire appel à un « coprocesseur » quantique relativement petit pour effectuer des calculs critiques dans ses propres programmes.

La stratégie des coprocesseurs suit l’esprit des unités de traitement graphique (GPU) – des puces ultrarapides qui effectuent certaines opérations spécialisées de manière extrêmement efficace. Les GPU ont été développés à l’origine pour une utilisation dans les jeux vidéo, où ils permettent de mettre à jour les affichages à un rythme rapide. Mais des chercheurs ingénieux les ont exploités de bien d’autres façons, notamment pour simuler comment les quarks et les gluons construisent les protons.

La stratégie hybride pourrait commencer à tenir la promesse de l’informatique quantique pour la chimie et la science des matériaux bien avant que de grands ordinateurs quantiques polyvalents ne soient disponibles, si jamais ils le sont.

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