Ce qu’il faut savoir sur l’informatique quantique

Oubliez les bits et les octets classiques, l’informatique quantique s’articule autour des bits quantiques, ou qubits. Ils permettent aux ordinateurs d’effectuer des simulations et des calculs beaucoup plus rapidement. Les ingénieurs peuvent ainsi analyser plus rapidement des systèmes complexes et optimiser leur conception. Ils peuvent également servir à simuler les propriétés des matériaux au niveau atomique afin d’obtenir de nouveaux matériaux aux propriétés améliorées. Les possibilités intéressantes ne manquent pas, mais où en sommes-nous aujourd’hui ?

Pour exploiter la puissance des molécules pendant la photosynthèse, il ne suffit pas d’utiliser les ordinateurs que nous connaissons tous aujourd’hui. Il faut des ordinateurs quantiques capables de mesurer et d’observer les systèmes quantiques au niveau moléculaire et de prédire la probabilité des événements. En résumé, ces ordinateurs calculent en un week-end ce que votre PC actuel mettrait des milliards d’années à calculer. Ce faisant, ils devraient être en mesure de résoudre certains des problèmes les plus complexes du monde. C’est comme si les ordinateurs nous permettaient de passer de la bougie à l’ampoule électrique.

Les qubits sont l’élément de base. Vous pouvez les comparer aux bits classiques que vous connaissez, mais ils ont un autre atout. Grâce à la superposition, ils peuvent se trouver dans plusieurs phases en même temps. Alors que les bits binaires sont limités à 0 ou 1, les qubits peuvent être n’importe quelle fraction de 0 ou 1, en superposition des deux phases. Cela leur permet d’utiliser des algorithmes pour effectuer un grand nombre de calculs informatiques en parallèle. Ils peuvent être constitués d’ions, de photons, d’atomes artificiels ou réels, voire de quasi-particules. 

L’informatique quantique n’est pas une nouveauté. On y fait référence depuis les années 1980. Mais pour construire des ordinateurs quantiques, il convient surtout de contrôler les interférences qui peuvent se produire entre les qubits afin de garantir des résultats fiables. Une deuxième préoccupation concerne la superposition et la manière de maintenir les qubits dans cette phase quantique. Ceci implique d’isoler et de refroidir les qubits (à une température inférieure à -250 °C).

C’est bien beau, mais que peut-on faire avec de tels ordinateurs quantiques ? 

Si l’on en croit la communauté scientifique, les possibilités seront illimitées. Et c’est surtout dans les domaines de l’industrie, où des facteurs tels que le coût, la qualité et le temps de production pèsent lourd, que l’on s’intéresse à l’informatique quantique. Grâce à l’informatique quantique, on pourra inventer de nouvelles façons de contrôler le trafic aérien, de livrer des colis, de stocker de l’énergie et bien d’autres choses encore.

En outre, les ordinateurs quantiques pourraient accélérer l’application de l’intelligence artificielle. Mais les experts n’ont pas encore tranché la question. Il est important de garder à l’esprit que les algorithmes que nous connaissons et utilisons aujourd’hui ne peuvent pas être simplement transférés. Les règles de la technologie quantique sont tellement différentes, au niveau le plus élémentaire. Mais la foi dans les applications est là, y compris en ce qui concerne le changement climatique. Par exemple, il a déjà été proposé d’utiliser la simulation quantique de grosses molécules pour construire un catalyseur permettant d’éliminer directement le CO2 de l’atmosphère.

Vision futuriste ? Oui, mais les ordinateurs quantiques existent déjà et sont également utilisés. Toutefois, de telles applications à grande échelle ne seront possibles que plus tard. Pour l’instant, l’accent est plutôt mis sur les petites molécules, par exemple la modélisation moléculaire de l’hydrogène de lithium. Cela peut être simulé avec un superordinateur, mais les techniques de simulation quantique offrent une excellente opportunité de revérifier les réponses qui émergent du travail de simulation classique. Ainsi, pas à pas, nous progressons vers des expériences avec des particules plus grosses. Vous voulez déjà les découvrir par vous-même ? Il existe des plateformes en nuage qui vous donnent déjà un avant-goût de l’expérience quantique. La partie a commencé. ■