Calculateur quantique

Un calculateur quantique utilise les propriétés étonnantes de la physique quantique pour résoudre certains problèmes complexes que les ordinateurs conventionnels ne peuvent pas solutionner. Le principe de superposition quantique, notamment, selon lequel un objet peut adopter plusieurs états simultanément, lui, permet d’effectuer plusieurs calculs à la fois et de traiter en très peu de temps de très grandes quantités d’informations. En 2015, Google et la Nasa ont ainsi présenté un calculateur quantique, destiné au calcul de recuit simulé, 100 millions de fois plus rapide qu’un ordinateur classique ! Il vise à résoudre des problèmes d’optimisation auxquels la Nasa est confrontée, notamment dans les domaines aéronautique et astronautique.

Les calculateurs quantiques ouvrent de nouvelles possibilités dans de nombreux domaines. Ils pourraient par exemple contribuer à la découverte de nouveaux médicaments et matériaux, grâce à la simulation de la structure et du fonctionnement de grosses molécules.

En informatique, ils pourraient booster les recherches dans tous les champs d’étude de l’intelligence artificielle, comme le machine learning (en accélérant le processus d’apprentissage des réseaux de neurones artificiels) ou le data mining (grâce à l’exploration plus rapide de plus grandes quantités de données). Dans le domaine de la cryptanalyse, le calcul quantique constitue à la fois une menace et une opportunité, puisqu’il permettrait de casser les systèmes cryptographiques actuels, en particulier asymétriques, et inciterait donc à créer des systèmes plus robustes.

Les calculateurs quantiques sont toutefois très complexes à fabriquer à grande échelle à cause de la décohérence quantique. En effet, les états dits de « superposition quantique » sont extrêmement fragiles : ils s’évanouissent à la moindre perturbation extérieure, comme l’allumage d’un éclairage. Et plus le nombre de qubits (l’unité de base de l’information quantique) est élevé, plus ils sont instables !

Si pour certains scientifiques, l’ordinateur quantique universel est une utopie, pour d’autres, il pourrait voir le jour d’ici moins de cinq ans. En 2018, Google annonçait avoir mis au point une machine d’une puissance encore jamais atteinte de 72 qubits.