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Dans les médias, vous êtes peut-être déjà tombé sur le terme "informatique/ordinateur quantique" sans vraiment comprendre de quoi il s'agit. Croyez-moi, ce n'est pas votre faute : l'informatique quantique est un domaine un peu complexe à première vue. Ici, je vais vous la simplifier (du moins, je vais essayer 🙂).

Commençons : un ordinateur quantique, c'est quoi ?

Avant de comprendre ce que fait un ordinateur quantique, voyons ce que fait un "ordinateur pas quantique" (un ordinateur classique, si vous voulez). Même si un ordinateur donne l'impression de faire plein de choses, il n'a en réalité qu'un seul rôle : celui de "traiter de l'information". Votre ordinateur stocke les informations sur le disque dur, les traite avec le processeur, et transforme ces informations en son (dans vos haut-parleurs) ou en images (sur votre écran). Il ne fait rien d'autre.

Cette information a la particularité d'être manipulée en binaire (avec des 0 et des 1). Autrement dit, un ordinateur "réfléchit" en binaire. La mémoire d'un ordinateur est composée de petites cases contenant soit un 0, soit un 1.

Avec l'ordinateur quantique, cela ne change pas... mais pourquoi a-t-on besoin d'un ordinateur quantique alors ?

Pourquoi un ordinateur quantique ?

Tout simplement parce que votre ordinateur ne peut pas résoudre tous vos problèmes. Dans notre quotidien, l'utilisation que nous faisons de l'ordinateur nous donne l'impression qu'il peut tout faire. C'est faux.

Les chercheurs (les scientifiques) rencontrent souvent des problèmes que les ordinateurs "classiques" ne peuvent pas résoudre. Il fallait donc un ordinateur pas classique mais quantique (un ordinateur plus puissant). Même les supercalculateurs (qui sont des ordinateurs classiques très performants) ne peuvent pas résoudre certains problèmes dans un délai raisonnable.

Comment fonctionne un ordinateur quantique ?

Pour comprendre le fonctionnement d'un ordinateur quantique, nous allons nous attarder sur une notion : la superposition quantique.

Je vous l'ai dit : en informatique, l'ordinateur réfléchit en 0 et en 1 (en binaire). On parle de bits. Un bit peut être soit 0, soit 1. On peut faire une analogie avec une ampoule qui n'a que deux états : soit allumée, soit éteinte.

Dans le domaine du quantique, toutes les caractéristiques des "particules" (ce sont des particules, des atomes qui sont manipulés ici) sont sujettes à une incertitude. Un exemple tout bête pour illustrer : la position d'une particule est incertaine. Elle n'est pas à un point A, ou à un point B, ou à un point C, mais elle peut être à la fois au point A, au point B, et au point C "avant d'être observée".

Pour faire simple, en physique quantique, une lampe peut être à la fois allumée et éteinte (ce n'est pas de la magie, c'est de la physique quantique 🙂). C'est cela la superposition quantique.

Où je veux en venir ? La superposition est une propriété fondamentale de l'informatique quantique. Cette caractéristique est au cœur du concept de qubit (bit quantique), l'unité de base de l'informatique quantique. Contrairement au bit classique, le qubit peut être dans une superposition de ses deux états (0 et 1).

Cette capacité d'un qubit à être dans une superposition d'états 0 et 1 simultanément permet aux ordinateurs quantiques d'effectuer des calculs sur de multiples états en parallèle (c'est-à-dire en même temps). Cette propriété confère aux ordinateurs quantiques un potentiel de traitement exponentiellement supérieur à celui des ordinateurs classiques pour résoudre certains problèmes. C'est à la fois effrayant (je vous dirai pourquoi) et incroyable 🙂.

Les avancées récentes

Les géants de la tech comme IBM, Google, Microsoft ou encore D-Wave investissent massivement dans la recherche quantique. Voici quelques avancées récentes :

• IBM a présenté Quantum System Two, une plateforme plus modulaire et évolutive.
• Google affirme avoir atteint la suprématie quantique en réalisant un calcul en 200 secondes qui prendrait 10 000 ans sur un supercalculateur classique.
• Les processeurs quantiques dépassent les 100 qubits, avec des promesses d’amélioration de la correction d’erreurs.

Mais concrètement, à quoi ça va servir l'informatique quantique ?

J'avais dit que c'était effrayant... Effrayant dans le sens où les algorithmes quantiques pourraient casser les méthodes de chiffrement actuelles. Cela nécessitera de nouvelles solutions de cybersécurité (le hachage de mots de passe, les bases de la cryptographie, le chiffrement des communications entre les institutions bancaires et autres : tout serait à revoir).

Il y a aussi des avantages 🙂 :

• Résolution de problèmes complexes : Grâce à la superposition et à l'intrication (dont on n'a pas parlé), les ordinateurs quantiques peuvent traiter simultanément une multitude de calculs, permettant ainsi de résoudre des problèmes complexes beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques.
• Optimisation : Dans des domaines tels que la logistique, la finance ou la gestion des ressources, l'informatique quantique peut améliorer l'efficacité en identifiant des solutions optimales parmi un vaste ensemble de possibilités.
• Simulation de systèmes moléculaires : Les ordinateurs quantiques peuvent modéliser des molécules complexes, accélérant ainsi la découverte de nouveaux médicaments et matériaux.
• Cryptographie avancée : Si certaines méthodes de chiffrement actuelles sont menacées par la puissance des ordinateurs quantiques, ces derniers ouvrent également la voie à des techniques de cryptographie quantique, offrant des communications ultra-sécurisées.
• L’intelligence artificielle : Accélération du machine learning avec des capacités de calcul inédites.

Et pour finir ?

L’ordinateur quantique est encore en développement, mais les progrès réalisés ces dernières années montrent que nous nous rapprochons d’un futur où il jouera un rôle clé dans la tech. Même si son adoption grand public est encore lointaine, les entreprises et les gouvernements se préparent déjà à cette révolution.

Maintenant vous savez ce que c'est le quantique en informatique 🙂