La cryptographie, la physique, la chimie… Les ordinateurs quantiques ont le potentiel de transformer notre compréhension de nombreux domaines scientifiques.
Les ordinateurs quantiques pourraient changer radicalement la façon dont nous résolvons les problèmes informatiques les plus complexes. Ces machines utilisent des propriétés quantiques pour effectuer des calculs beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques. Alors que les ordinateurs classiques utilisent des bits binaires, qui peuvent prendre la valeur 0 ou 1, les ordinateurs quantiques utilisent des qubits, qui peuvent prendre plusieurs valeurs en même temps grâce au phénomène de superposition quantique.
Pour comprendre comment les ordinateurs quantiques pourraient changer la donne, prenons l’exemple du problème de la factorisation d’un grand nombre. Ce problème est important dans le domaine de la cryptographie, car il est utilisé pour chiffrer les communications. Actuellement, les meilleurs algorithmes de factorisation connus nécessitent un temps exponentiel en fonction de la taille du nombre. Cela signifie qu’il devient très difficile de factoriser un nombre suffisamment grand pour garantir la sécurité des communications.
Pour autant, un algorithme quantique appelé l’algorithme de Shor peut factoriser un nombre en un temps polynomial en fonction de sa taille. Cela signifie qu’un ordinateur quantique pourrait résoudre ce problème beaucoup plus rapidement qu’un ordinateur classique. Ce qui prendrait des milliers d’années à un ordinateur classique pourrait être résolu en quelques minutes par un ordinateur quantique.
Mais les ordinateurs quantiques ne sont pas seulement utiles pour la cryptographie. Ils peuvent également être utilisés pour résoudre d’autres problèmes difficiles en physique, en chimie et dans d’autres domaines de la science. Par exemple, la simulation de systèmes quantiques complexes comme les molécules pourrait être effectuée beaucoup plus rapidement avec des ordinateurs quantiques qu’avec des ordinateurs classiques. Cela pourrait avoir des implications importantes pour la découverte de nouveaux médicaments ou pour la recherche sur les matériaux.
Néanmoins, les ordinateurs quantiques ne sont pas parfaits et présentent également des défis importants. Les qubits sont extrêmement sensibles aux perturbations de l’environnement, ce qui peut entraîner des erreurs dans les calculs. Les scientifiques travaillent actuellement sur la mise au point de nouvelles technologies pour protéger les qubits de ces perturbations et améliorer la fiabilité des ordinateurs quantiques.
Actuellement, les ordinateurs quantiques ont besoin d’une infrastructure très spécifique pour fonctionner correctement. Tout d’abord, ils nécessitent un environnement extrêmement stable et isolé du bruit environnemental pour éviter les perturbations des qubits. Les laboratoires de recherche utilisent souvent des chambres à vide, des températures ultra-basses et des champs magnétiques contrôlés pour créer cet environnement.
De plus, les ordinateurs quantiques nécessitent des équipements spécifiques pour alimenter, contrôler et mesurer les qubits. Ces équipements comprennent des sources de micro-ondes, des convertisseurs de fréquence, des amplificateurs de signal et des détecteurs de photons.
Enfin, les ordinateurs quantiques ont besoin d’un système de refroidissement efficace pour maintenir les qubits à des températures extrêmement basses. Les qubits doivent être refroidis à proximité du zéro absolu (-273,15 °C) pour éviter les perturbations dues aux vibrations moléculaires.
En outre, la programmation des ordinateurs quantiques est très différente de celle des ordinateurs classiques et nécessite des compétences spécialisées. Toutes ces contraintes font qu’il est très peu probable que les ordinateurs quantiques remplacent un jour nos ordinateurs actuels fonctionnant avec des bits normaux. Ces deux technologies seront probablement utilisées en parallèle chacune spécialisées dans certaines tâches.
En résumé, les ordinateurs quantiques ont le potentiel de résoudre des problèmes informatiques complexes beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques. Cela pourrait avoir des implications importantes pour la science, la technologie et l’industrie. Cependant, les défis techniques liés à la création et à la programmation d’ordinateurs quantiques doivent encore être surmontés.
Fait par Adrien pour le Kaptech
Sources:
https://www.nature.com/articles/nature08812
https://www.nature.com/articles/463441a