Calculateur quantique
Un ordinateur quantique est un modèle de la façon de construire un ordinateur. L'idée est que les ordinateurs quantiques peuvent utiliser certains phénomènes de la mécanique quantique, tels que la superposition et l'enchevêtrement, pour effectuer des opérations sur les données. Le principe de base de l'informatique quantique est que les propriétés quantiques peuvent être utilisées pour représenter des données et effectuer des opérations sur celles-ci. Un modèle théorique est la machine de Turing quantique, également connue sous le nom d'ordinateur quantique universel.
L'idée de l'informatique quantique est encore très récente. Des expériences ont été faites. Dans celles-ci, un très petit nombre d'opérations ont été effectuées sur des qubits (bits quantiques). La recherche pratique et théorique se poursuit avec intérêt, et de nombreux organismes nationaux de financement gouvernementaux et militaires soutiennent la recherche en informatique quantique pour développer des ordinateurs quantiques à des fins civiles et militaires, comme la cryptanalyse.
Les ordinateurs actuels, dits "classiques", stockent les informations en binaire ; chaque bit est soit activé soit désactivé. Le calcul quantique utilise des qubits qui, en plus d'être éventuellement activés ou désactivés, peuvent être activés et désactivés, ce qui est une façon de décrire la superposition, jusqu'à ce qu'une mesure soit effectuée. L'état d'une donnée sur un ordinateur normal est connu avec certitude, mais le calcul quantique utilise des probabilités. Seuls des ordinateurs quantiques très simples ont été construits, bien que des modèles plus grands aient été inventés. Le calcul quantique utilise un type de physique particulier, la physique quantique.
Si des ordinateurs quantiques à grande échelle peuvent être construits, ils seront capables de résoudre certains problèmes beaucoup plus rapidement que n'importe quel ordinateur existant aujourd'hui (comme l'algorithme de Shor). Les ordinateurs quantiques sont différents des autres ordinateurs tels que les ordinateurs à ADN et les ordinateurs traditionnels basés sur des transistors. Certaines architectures informatiques, comme les ordinateurs optiques, peuvent utiliser la superposition classique d'ondes électromagnétiques. Sans les ressources de la mécanique quantique telles que l'intrication, les gens pensent qu'un avantage exponentiel sur les ordinateurs classiques n'est pas possible. Les ordinateurs quantiques ne peuvent pas exécuter des fonctions qui ne sont pas théoriquement calculables par les ordinateurs classiques, en d'autres termes, ils ne modifient pas la thèse de Church-Turing. Ils seraient cependant capables de faire beaucoup plus rapidement et efficacement.
La sphère de Bloch est une représentation d'un qubit, l'élément de base des ordinateurs quantiques.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'un ordinateur quantique ?
R : Un ordinateur quantique est un modèle de construction d'un ordinateur qui utilise certaines idées de la mécanique quantique, telles que la superposition et l'intrication, pour effectuer des opérations sur des données.
Q : En quoi diffère-t-il des ordinateurs classiques ?
R : Les ordinateurs classiques stockent les informations en binaire ; chaque bit est soit activé, soit désactivé. L'informatique quantique utilise des qubits, qui peuvent être à la fois allumés et éteints jusqu'à ce qu'une mesure soit effectuée. L'état d'une donnée sur un ordinateur normal est connu avec certitude, alors que l'informatique quantique utilise des probabilités.
Q : Quelles sont les applications potentielles des ordinateurs quantiques ?
R : Les applications potentielles comprennent la cryptanalyse (décryptage de codes) et la résolution de problèmes beaucoup plus rapidement que n'importe quel ordinateur actuel (comme l'algorithme de Shor).
Q : Existe-t-il d'autres types d'ordinateurs que les ordinateurs quantiques ?
R : Oui, il existe d'autres types d'ordinateurs, tels que les ordinateurs à ADN et les ordinateurs traditionnels à transistors. Certaines architectures informatiques, comme les ordinateurs optiques, peuvent également utiliser la superposition classique d'ondes électromagnétiques.
Q : La thèse de Church-Turing s'applique-t-elle à l'informatique quantique ?
R : Oui, les ordinateurs quantiques ne peuvent pas exécuter des fonctions qui ne sont pas théoriquement calculables par des ordinateurs classiques ; ils ne modifient pas la thèse de Church-Turing. Cependant, ils seraient capables de faire beaucoup de choses beaucoup plus rapidement et efficacement que les machines classiques.
Q : L'informatique quantique à grande échelle a-t-elle déjà été réalisée ?
R : Non, seules des expériences très simples ont été réalisées avec des qubits (bits quantiques), bien que des modèles plus grands aient été inventés. La recherche pratique et théorique se poursuit avec intérêt afin de développer des capacités d'informatique quantique à grande échelle à des fins civiles et militaires.
