l'informatiquequantum est la science qui étudie le développement de algorithmes et logiciels basé sur des informations traitées par des systèmes quantiques, aimer atomes, photons ou alors particulessubatomique. Contrairement aux ordinateurs classiques, les ordinateurs quantiques fonctionnent selon les lois probabilistes de la physique quantique.
Les possibilités offertes par l'informatique quantique ouvrent un nouvel horizon pour le développement technologique et nous permettent d'envisager un avenir avec des ordinateurs capables de résoudre des tâches plus complexes en des temps toujours plus nombreux. mineurs.
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Qu'est-ce qu'un ordinateur quantique ?
O l'ordinateurquantum est une machine qui peut être programmépourrésoudreproblèmeslogique, tout comme les ordinateurs électroniques d'aujourd'hui. Alors que nos ordinateurs utilisent le courant électrique qui traverse le transistors pour émuler les bits 1 et 0, les ordinateurs quantiques le font sur la base de mesures quantiques, telles que
niveaux d'énergie d'un amas d'atomes, les directions de polarisation de photons, etc.
Comment fonctionne l'informatique quantique ?
L'informatique quantique est basée sur le développement d'algorithmes logiques qui peuvent être exécutés par un type d'ordinateur différent de celui d'un ordinateur conventionnel. Les ordinateurs quantiques sont machines extrêmement complexes et cela dépend d'un bilan thermique trop délicat. La plupart de ces ordinateurs ne peuvent fonctionner qu'à des températures très basses, ils sont donc refroidis à environ -272 °C au moyen de azote ou d'hélium liquide.
C'est parce que le morceauxquantum(aussi appelé qubits) ils doivent être en "réglage" tout le temps (techniquement, nous disons qu'ils doivent être en phase), et toute variation soudaine de température peut "les mélanger".
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L'informatique classique se fait à travers des circuits qui enregistrent et contrôlent le passage du courant électrique. En gros, lorsque le passage du courant électrique, le calculateur enregistre cette information sous la forme d'un bit, qui peut être 0 ou 1. Toutes les tâches effectuées par les ordinateurs fonctionnent en manipulant ces bits.
Dans les ordinateurs quantiques, à son tour, les informations sont obtenues à partir d'autres choses, telles que la direction de la tourner d'un atome, la polarisation d'un photon, les niveaux d'énergie d'un amas d'atomes, etc. Bien qu'ils soient différents les uns des autres, ces systèmes ont une chose en commun: sont régis par les lois de la physique quantique.
Pour développer une compréhension plus profonde des ordinateurs quantiques, nous devons connaître une partie de l'étrangeté de la mécanique quantique, n'est-ce pas ?
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Informatique et mécanique quantique
À lois régissant le comportement des bits quantiques sont complètement différents de ceux de la physique classique.
Selon le physique classique, avant d'ouvrir une boîte contenant une lampe, seuls deux résultats sont attendus: la lampe sera allumée ou éteinte. Or, selon les lois de la mécanique quantique, l'état de la lampe ne peut être affirmé sans l'avoir observé directement.
Si nous supposons que la lampe en question est un objet quantique, avant d'ouvrir la boîte, l'état de la lampe serait un combinaison de toutes les possibilités. Dès l'ouverture de la boîte, toutes les combinaisons d'états disparaîtraient et la lampe n'assumerait qu'une des configurations possibles: allumée ou éteinte. C'est comme si le état d'ignorance à propos de ce qu'il y a à l'intérieur de la boîte ferait allumer et éteindre l'ampoule en même temps, mais qu'est-ce qui fait que la nature choisit l'un des états? Nous ne savons pas.
Cette caractéristique de la mécanique quantique permet aux qubits d'assumer tous les états possibles avant d'être observés. En pratique, les qubits considèrent le résultat d'une opération avant même qu'elle n'ait été fini, c'est comme si on pouvait connaître le résultat d'un jeu de pile ou face alors que la pièce était encore en l'air.
Les possibilités de l'informatique quantique offrent une énorme gain de calcul, puisque chaque qubit équivaut à 2 bits classiques, donc, un ordinateur quantique qui fonctionne avec 64 bits équivaut à un ordinateur classique équipé de 264 bits (environ 1.8.1019 morceaux). Les chiffres ne font que renforcer que l'informatique quantique est un gros pari pour l'avenir.
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L'informatique quantique aujourd'hui
Ces dernières années, les avancées technologiques ont permis la création du premier processeursquantum fonctionnel. Depuis lors, l'avancée de la construction de puces quantiques s'est accélérée, en partie en raison du grand intérêt commercial de l'industrie. sécurité,crypto-monnaies,banques,les universités et d'autres.
Les grandes sociétés informatiques telles que Google et le IBM, ont produit des ordinateurs quantiques toujours plus puissants. La dernière version est l'ordinateur quantique de Google, qui n'a "que" 53 qubits. Cet ordinateur était capable d'effectuer en quelques minutes un calcul que l'ordinateur le plus rapide du monde effectuerait dans au moins 10 000 ans.
Par Rafael Hellerbrock
Professeur de physique
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
HELERBROCK, Rafael. « Qu'est-ce que l'informatique quantique? »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-computacao-quantica.htm. Consulté le 28 juin 2021.
