{"id":2892,"date":"2019-11-10T12:24:00","date_gmt":"2019-11-10T12:24:00","guid":{"rendered":"http:\/\/localhost:8000?p=2892"},"modified":"2023-10-28T12:29:48","modified_gmt":"2023-10-28T12:29:48","slug":"lordinateur-quantique-une-revolution","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/kaptech.be\/?p=2892","title":{"rendered":"L\u2019ordinateur quantique: une r\u00e9volution ?"},"content":{"rendered":"\n
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La technologie est aujourd\u2019hui omnipr\u00e9sente. Il y a quelques ann\u00e9es, les performances des ordinateurs\u00a0doublaient tous les deux ans (Loi de Moore), mais aujourd\u2019hui, du fait des limites physiques,\u00a0elles semblent se stabiliser. Voici la solution qui va peut-\u00eatre tout changer.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Alors que les ordinateurs et la quantique existent depuis plus de 50 ans, ce n\u2019est que depuis 1981 que l\u2019on a l\u2019id\u00e9e de faire une machine quantique. De fait, en utilisant la dualit\u00e9 des corps quantiques dans des processeurs, la puissance de calcul devient alors exponentielle. En 2011, D-Wave vend le premier processeur quantique, mais cela reste bien loin de l\u2019ordinateur classique que l\u2019on conna\u00eet.<\/p>\n\n\n\n

Cependant, en d\u00e9cembre 2016 un article du Physical Review Letters explique comment ces machines quantiques pourraient devenir des ordinateurs quantiques universels, c\u2019est-\u00e0-dire des machines capables d\u2019aborder n\u2019importe quel probl\u00e8me. Les int\u00e9r\u00eats de ce nouveau projet fou sont multiples que ce soit en informatique, en cryptographie, dans la gestion de r\u00e9seaux complexes. . .<\/p>\n\n\n\n

Le texte qui suit retrace les racines historiques de l\u2019ordinateur quantique. Dans un premier temps, il abordera l\u2019origine de la quantique et la machine quantique. Dans un second temps, il d\u00e9crira l\u2019histoire de l\u2019ordinateur. Finalement, il expliquera comment aujourd\u2019hui on tente de transformer les machines quantiques en de v\u00e9ritables \u00ab ordinateurs \u00bb quantiques.<\/p>\n\n\n\n

Notez qu\u2019il faut distinguer la notion de machine quantique et d\u2019ordinateur quantique. Une machine quantique est un outil simulant des ph\u00e9nom\u00e8nes quantiques et qui est sp\u00e9cialis\u00e9e dans des r\u00e9solutions probl\u00e8mes probabilistes. Celle-ci n\u2019est pas \u00e0 confondre avec l\u2019ordinateur quantique qui n\u2019est pas encore une invention aboutie et qui permettrait de r\u00e9soudre tout type de probl\u00e8me comme un ordinateur classique, mais bien plus rapidement.
D\u2019une part, au milieu de la Seconde Guerre mondiale, les Allemands s\u2019\u00e9changent des messages qu\u2019ils cryptent au moyen d\u2019Enigma. Les plus grands math\u00e9maticiens et cryptologies anglais sont alors charg\u00e9s de les d\u00e9coder afin d\u2019anticiper les attaques ennemies. Malheureusement, impossible pour eux de tester les centaines de milliards de milliards de combinaisons en un jour. C\u2019est alors que Alan Turing entre en jeu et invente une machine capable de tester ces combinaisons : le premier ordinateur.<\/p>\n\n\n\n

Depuis, sa machine n\u2019a cess\u00e9 d\u2019\u00eatre am\u00e9lior\u00e9e et aujourd\u2019hui ceux-ci sont omnipr\u00e9sents. L\u2019ordinateur actuel est bas\u00e9 sur un syst\u00e8me de calcul binaire. Ceux-ci sont ex\u00e9cut\u00e9s dans des microprocesseurs constitu\u00e9s de transistors. Les transistors sont de petit interrupteur (de l\u2019ordre de 20 nm) pouvant prendre soit la valeur 1 ou 0 et permettent d\u2019ex\u00e9cuter tout type de taches. Il y a quelques ann\u00e9es, Gordon Moore, cofondateur de Intel, \u00e9non\u00e7ait sa c\u00e9l\u00e8bre loi selon laquelle les microprocesseurs et les transistors diminuaient de moiti\u00e9 en taille tous les deux ans. Cependant, aujourd\u2019hui il semblerait que cette loi ait des limites. De fait, l\u2019ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors) a paru un article1 expliquant que la limite des transistors serait atteinte d\u2019ici 2021 et que leur taille limite serait de l\u2019ordre de 5 nm.<\/p>\n\n\n\n

D\u2019autre part, le 14 d\u00e9cembre 1900, \u00e0 l\u2019acad\u00e9mie de Berlin, Max Planck d\u00e9montre que la m\u00e9canique classique ne permet pas d\u2019expliquer l\u2019\u00e9mission d\u2019\u00e9nergie des corps noirs. De fait, ceux-ci \u00e9mettent de l\u2019\u00e9nergie par paquets. Planck appellera ces paquets : les quantas. Peu apr\u00e8s, Einstein d\u00e9cide d\u2019appliquer cette nouvelle notion \u00e0 la lumi\u00e8re en observant l\u2019effet photo\u00e9lectrique. Ces quantas de lumi\u00e8res seront plus tard nomm\u00e9s \u00ab photons \u00bb. Louis de Broglie en 1923 et Erwin Schr\u00f6dinger en 1926 d\u00e9crivent la dualit\u00e9 onde-particule de la lumi\u00e8re et de la mati\u00e8re.<\/p>\n\n\n\n

Quarante ans plus tard, alors que la physique quantique n\u2019a pas cess\u00e9 de se complexifier Richard Feynman d\u00e9crit en 1981 une machine simulant des ph\u00e9nom\u00e8nes quantiques et permettant de les observer directement. Ce n\u2019est que dans les ann\u00e9es 1990 que l\u2019on commence \u00e0 penser \u00e0 des machines quantiques. Ces machines ne seraient plus cod\u00e9es avec des bits, mais avec des qbits. Alors qu\u2019un bit peut prendre les valeurs 0 ou 1, un qbit peut prendre c\u2019est deux valeurs simultan\u00e9ment. Cela signifie que, contrairement au bit qui peuvent ex\u00e9cuter n op\u00e9rerions avec n bits, avec n qbits, on peut ex\u00e9cuter 2 exposants n op\u00e9rations. En 1994, Peter Shor \u00e9crit le premier algorithme permettant de r\u00e9aliser un calcul simple et en 2001 celui-ci est enfin r\u00e9alis\u00e9. En 2009, une grande \u00e9tape est pass\u00e9e, le premier microprocesseur quantique est produit et 2011 que la premi\u00e8re machine quantique est commercialis\u00e9.
Les probl\u00e8mes sont encore nombreux tels que l\u2019instabilit\u00e9 des \u00e9tats quantiques, le travail sous froid absolu, le contr\u00f4le de ces \u00e9tats\u2026
Venons enfin \u00e0 la fusion entre l\u2019ordinateur et la machine quantique. Il est parfois compliqu\u00e9 de discerner les vraies avanc\u00e9es en la mati\u00e8re. Plusieurs entreprises se battent pour \u00eatre les premi\u00e8res \u00e0 construire un ordinateur quantique et se targuent d\u2019avoir fait des avanc\u00e9es spectaculaires. Il faut donc r\u00e9ussir \u00e0 tirer les bonnes informations de ces documents. Par exemple, l\u2019entreprise D-wave se vante2 d\u2019avoir produit un ordinateur quantique capable de r\u00e9soudre des probl\u00e8mes beaucoup plus rapidement.<\/p>\n\n\n\n

Mais des \u00e9tudes 3 ont prouv\u00e9 que cet ordinateur n\u2019est pas vraiment plus rapide et n\u2019est capable de r\u00e9soudre que des t\u00e2ches sp\u00e9cifiques comme des simulations.<\/p>\n\n\n\n

Cependant, certaines avanc\u00e9es sont bien r\u00e9elles. L\u2019une des plus importantes a \u00e9t\u00e9 faite au niveau des puces quantiques. En effet, une \u00e9tude r\u00e9alis\u00e9e conjointement entre plusieurs universit\u00e9s et publi\u00e9e dans Physical Review Letter4 montre qu\u2019il serait possible de contr\u00f4ler des microprocesseurs quantiques avec un simple. Jusqu\u2019\u00e0 maintenant, la plupart des machines quantiques se basent sur des simulations de ph\u00e9nom\u00e8ne quantique contr\u00f4l\u00e9 par de multiples lasers surpuissants. Cela est tr\u00e8s on\u00e9reux, mais l\u2019id\u00e9e de contr\u00f4ler des \u00e9tats quantiques par le courant permettrait de simplifier grandement la production des processeurs et ainsi pouvoir les int\u00e9grer dans des circuits plus classiques. De plus, cette technologie rend possible une ex\u00e9cution par fonctions logiques (comme nos ordinateurs actuels) et permettrait donc d\u2019ex\u00e9cuter n\u2019importe quelles t\u00e2ches g\u00e9r\u00e9es par un ordinateur classique, mais beaucoup plus rapidement. Gr\u00e2ce \u00e0 cette innovation, l\u2019ordinateur quantique pour tous n\u2019est plus une utopie ! Pour conclure, on peut affirmer que l\u2019ordinateur quantique est une vraie r\u00e9volution. En effet, cette invention bas\u00e9e sur des concepts d\u00e9couverts il y a pr\u00e8s de cent ans pourrait par l\u2019avenir r\u00e9soudre des probl\u00e8mes jusque l\u00e0 insolubles. Pour l\u2019instant, les machines quantiques sont encore r\u00e9serv\u00e9es aux chercheurs et aux universit\u00e9s, mais qui sait, peut-\u00eatre que d\u2019ici cinquante ans chacun poss\u00e8dera son propre ordinateur quantique ! Les enjeux technologique et \u00e9conomique sont donc de taille et plusieurs entreprises telles que IBM, Google et Microsoft, D-Wave investissent des millions pour arriver \u00e0 leurs fins. Il reste encore du chemin avant d\u2019arriver \u00e0 une version d\u00e9finitive du projet. Il faudra notamment contr\u00f4ler et stabiliser les \u00e9tats quantiques, g\u00e9rer le froid absolu. . .<\/p>\n\n\n\n

Cependant, une fois abouti, des questions \u00e9thiques se poseront. En effet, certaines organisations pourraient utiliser cette future machine surpuissante pour casser des codes bancaires. Pire certains pourraient m\u00eame acc\u00e9der \u00e0 divers comptes d\u2019un utilisateur et ainsi d\u00e9couvrir sa vie priv\u00e9e.
En bref, on est sur le point d\u2019inventer un ordinateur surpuissant pouvant r\u00e9volutionner le monde.
Mais qui dit machine surpuissante, dit aussi peut-\u00eatre d\u00e9sastre sans pr\u00e9c\u00e9dent au niveau de la manipulation des donn\u00e9es. Reste \u00e0 voir comment l\u2019homme compte g\u00e9rer ce nouvel outil\u2026<\/p>\n\n\n\n

Pour en savoir plus:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Benjamin L\u00e9vi. Simulation de syst\u00e8mes quantiques sur un ordinateur quantique r\u00e9aliste. Physique
[physics]. Universit\u00e9 Paris-Diderot \u2013 Paris VII, 2004. Fran\u00e7ais. <tel-00007592>.
lien : https :\/\/tel.archives-ouvertes.fr\/tel-00007592\/document<\/a>
\u2014 Nicolas Didier. The Josephson eect in superconductors and quantum gases. Condensed Matter
[cond-mat]. Universite Joseph-Fourier \u2013 Grenoble I, 2009. English. <tel-00459413>
lien :https :\/\/tel.archives-ouvertes.fr\/tel-00459413\/document<\/a>
\u2014 Denis Crottet,(2000) L\u2019Ordinateur Quantique,EPFL
lien : https :\/\/arxiv.org\/pdf\/quant-ph\/0003132v1.pdf<\/a>
\u2014 Calan,\u201dQuantique physique\u201d, Encyclop\u00e6dia Universalis [en ligne], consult\u00e9 le 30 mars 2017
lien : http :\/\/www.universalis.fr\/encyclopedie\/physique-quantique\/1-la-naissance-de-la-physiquequantique\/<\/a>
\u2014 Roman Ikonicoff,(2016),Une nouvelle avanc\u00e9e majeure pour construire un ordinateur quantique, Sciencevie.
lien : https :\/\/www.science-et-vie.com\/article\/une-nouvelle -avancee-majeure-pour-construireun-ordinateur-quantique-7320<\/a>
\u2014 Gabriel Popkin,(2016), Scientists are close to building a quantum computer that can beat a conventional one, Science
lien : http :\/\/www.sciencemag.org\/news\/2016\/12\/scientists-are-close -building-quantum-computercan-beat-conventional-one<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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