Qu'est-ce qu'un ordinateur quantique ?

Plus nous nous rapprochons d'une ordinateur quantiquePlus elle devient une question philosophique, plus elle devient une question philosophique. Le premier obstacle est que le mot "ordinateur" a un sens très précis. Dans les années 1980, un mathématicien américain avait une vision de l'ordinateur comme un appareil qui manipule l'information sous la forme d'une série de uns et de zéros, ou bits. C'est essentiellement ce que fait un ordinateur classique. Un ordinateur quantique, en revanche, est un appareil qui manipule l'information sous la forme d'une série d'états mécaniques quantiques : 0 et 1, ou off et on, ou up et down. C'est ce que fait un ordinateur quantique.

Par ailleurs, le mot "ordinateur" est une abréviation de "machine à calculer" et ne fait pas référence à la mécanique quantique. Lorsque nous disons "ordinateur quantique", nous voulons dire "une machine qui utilise la mécanique quantique pour calculer". Les physiciens utilisent souvent le mot "ordinateur quantique" comme synonyme de "processeur d'information quantique".

Quelle est la différence entre un ordinateur quantique et un ordinateur classique ?

La mécanique quantique nous apprend qu'il est impossible de mesurer un système quantique sans le perturber. Un ordinateur quantique utilise cette partie perturbatrice du processus de mesure comme "bit" qui contrôle l'étape suivante du calcul.

Les ordinateurs classiques, qui utilisent des charges électriques pour représenter 0 et 1, n'ont pas ce bit. Il faut insister sur ce point : un ordinateur classique n'a rien. La présence ou l'absence d'un bit est la différence fondamentale entre un ordinateur quantique et un ordinateur classique.

Qu'est-ce que l'intrication quantique ?

L'intrication quantique signifie que deux systèmes quantiques sont reliés de telle sorte que l'état de l'un d'entre eux dépend de l'état de l'autre. Par exemple, si l'un de ces systèmes quantiques est dans l'état 0, l'autre doit être dans l'état 1. Et vice versa.

L'intrication quantique est le lien mécanique quantique entre deux systèmes quantiques. C'est le mécanisme qui permet à l'ordinateur quantique d'être plus rapide que n'importe quel ordinateur classique. La différence entre l'intrication quantique et l'intrication classique est que l'intrication classique est établie par des fils ou d'autres dispositifs, tandis que l'intrication quantique est établie par des systèmes quantiques qui se mesurent l'un l'autre.

Quel est le rôle de l'intrication quantique dans l'informatique quantique ?

Revenons à l'ordinateur quantique à trois qubits dont nous avons parlé précédemment. Si nous écrivons 1 pour l'état du premier qubit, 0 pour l'état du deuxième qubit et 0 pour l'état du troisième qubit, il existe deux ensembles de trois combinaisons de uns et de zéros qui sont identiques, à l'exception de la troisième combinaison qui est inversée :

1 0 0 1 0 1 0 1

0 1 0 1 0 0 0 0

La différence entre ces deux séries de combinaisons ne dépend pas de l'ordre dans lequel elles sont écrites. L'ordre n'a pas d'importance. Mais la différence entre ces deux ensembles de combinaisons est exactement la même que la différence entre les deux ensembles de combinaisons suivants :

0 0 0 1 0 0 0 0

0 1 0 1 0 1 0 1

C'est cette différence que l'on appelle l'intrication quantique. La différence ne dépend pas de l'ordre dans lequel les combinaisons sont écrites. Il s'agit exactement de la même différence que dans le cas classique. En d'autres termes, l'intrication existe également dans le cas classique.

Pourquoi l'intrication quantique est-elle utile pour l'informatique quantique ?

Supposons que nous ayons deux bits classiques, que nous appellerons "gauche" et "droite". Nous supposerons que l'état du bit de gauche est toujours 0, tandis que l'état du bit de droite est 1 avec une probabilité de 0,5. Les états des deux bits sont liés. Nous supposerons que lorsque le bit de gauche est dans l'état 0, le bit de droite est dans l'état 1 avec une probabilité de 0,5. Il s'agit de l'intrication classique.

Supposons maintenant que nous voulions savoir si le bit de gauche est dans l'état 0 ou dans l'état 1. Nous pouvons simplement vérifier si le bit de droite est dans l'état 1 ou dans l'état 0. C'est la procédure utilisée dans l'ordinateur classique. Dans ce cas, le bit de gauche n'influence pas le bit de droite et les deux bits sont séparés.

Dans le cas quantique, la situation est différente. Supposons qu'il existe un ordinateur quantique à trois qubits, les trois qubits étant appelés "gauche", "milieu" et "droite". Supposons que l'état du qubit de gauche soit 1, que l'état du qubit du milieu soit 0 et que l'état du qubit de droite soit 1. La probabilité d'obtenir le résultat "1" est alors de 0,5, et la probabilité d'obtenir le résultat "0" est de 0,5.

En théorie, un ordinateur quantique remplacera les bits par des cubes, ce qui permettra aux ordinateurs d'effectuer des calculs mathématiques plus complexes en moins de temps. Mais en même temps, ils pourront rendre obsolète le système binaire que nous connaissons déjà. Il faudra donc réinventer toute une logique pour l'utilisation des nouveaux ordinateurs.

Ce nouveau système aura un impact mondial majeur, car il détruira pratiquement le système binaire et, par conséquent, la sécurité que nous connaissons peut être violée par les ordinateurs quantiques, et même le Pentagone lui-même pourrait être exposé. C'est pourquoi, avant qu'ils ne soient mis sur le marché, tous les organismes et entreprises importants devront s'adapter à ce nouveau changement, car entre les mains des mauvaises personnes, ils perdront des milliers de dollars.

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