Ordinateur: les promesses de l'aube quantique
Publié par Adrien le 16/04/2019 à 08:00
Source: CNRS Journal
Longtemps resté une simple idée de physicien, l'ordinateur quantique, qui promet de révolutionner le calcul, devient une réalité de plus en plus tangible. Dans quelques années, les premières machines capables de surpasser les ordinateurs classiques devraient faire leur apparition.

Les supercalculateurs les plus puissants de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour...) pourraient bientôt être renvoyés à la préhistoire de l'informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles que les ordinateurs, les...). D'ici à quelques années, pour les plus optimistes, des machines d'un nouveau genre, offrant des capacités de calcul phénoménales, feront leur apparition: les ordinateurs quantiques. Imaginé au début des années 1980 par le Prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il récompense des figures...) Richard Feynman, le concept d'un tel ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits...) devient aujourd'hui de plus en plus une réalité. "Nous vivons actuellement une époque charnière où les industriels, comme Google ou IBM (International Business Machines Corporation (IBM) est une société multinationale américaine présente dans les domaines du matériel informatique, du logiciel et des...), s'emparent du sujet qui était resté jusqu'ici l'apanage des laboratoires de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) et cela promet de nous faire passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) des caps technologiques majeurs", se réjouit Tristan Meunier, de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Néel. Même son de cloche pour Eleni Diamanti, du Laboratoire d'informatique de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre...) 6. "Dans les prochaines années, on disposera d'ordinateurs quantiques suffisamment performants pour battre nos ordinateurs traditionnels sur certains problèmes."

La puissance de la superposition (En mécanique quantique, le principe de superposition stipule qu'un même état quantique peut possèder plusieurs valeurs pour une certaine quantité observable (spin, position, quantité de mouvement etc.)) et de l'intrication

Comme son nom l'indique, un ordinateur quantique (Un ordinateur quantique (ou rarement calculateur quantique) repose sur des propriétés quantiques de la matière : superposition et intrication d'états...) tire parti des lois de la mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique...), une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...) qui décrit les phénomènes physiques à l'échelle atomique. Ces étonnantes lois autorisent une particule, un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple...) ou une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus...) à se trouver dans différents états en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) - on parle d'états superposés. Ainsi, alors que dans un ordinateur ordinaire, les informations sont codées sous la forme de bits qui ne peuvent prendre que deux valeurs, 0 ou 1, selon le passage au non de courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur. Ces déplacements...) à travers un transistor, les bits quantiques (ou qubits) peuvent simultanément prendre les valeurs 0 et 1. Qui plus est, lorsque deux qubits interagissent, leurs états physiques "s'enchevêtrent", si bien que les deux systèmes ne peuvent plus être décrits de façon indépendante - on parle d'états intriqués.


Le Prix Nobel Richard Feynman (1918-1988) lors d'une conférence au Cern en 1965. CERN / Science Photo Library / Cosmos

Grâce à ces deux phénomènes, la superposition et l'intrication, un ordinateur quantique peut en théorie avoir accès à la totalité des résultats possibles d'un calcul en une seule étape, là où un ordinateur classique doit traiter l'information de façon séquentielle, un résultat après l'autre. C'est ce parallélisme massif (Le mot massif peut être employé comme :) qui est au coeur de la puissance de l'ordinateur quantique.

La vitesse de calcul des algorithmes quantiques

Dès les années 1990, les chercheurs ont proposé des algorithmes pour de tels ordinateurs. Et démontré mathématiquement que mis en oeuvre sur ces machines, ils réaliseraient effectivement certains calculs à une vitesse dépassant tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) ce qu'on pourrait imaginer avec un ordinateur classique. Ainsi, en 1994, le mathématicien (Un mathématicien est au sens restreint un chercheur en mathématiques, par extension toute personne faisant des mathématiques la base de son activité principale. Ce terme recouvre une large palette de...) américain Peter Shor, du MIT, présente un algorithme avec lequel il serait possible de factoriser n'importe quel nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».), c'est-à-dire le décomposer en un produit de nombres premiers, en un temps record.

De quoi casser la plupart des systèmes de cryptographie (La cryptographie est une des disciplines de la cryptologie s'attachant à protéger des messages (assurant confidentialité, authenticité et intégrité) en s'aidant souvent de secrets ou clés.) actuels, du chiffrement (En cryptographie, le chiffrement (parfois appelé à tort cryptage) est le procédé grâce auquel on peut rendre la compréhension d'un document impossible à...) de nos transactions bancaires aux codages permettant d'échanger des secrets d'État, qui reposent précisément sur l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue rapidement, plus...) en temps de calcul de la factorisation pour des nombres de plus en plus grands. Un problème de ce genre qui prendrait plusieurs milliards d'années à un ordinateur classique serait ainsi résolu en quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. Unités et...) par un ordinateur quantique !

De même, en 1997, Lov Grover, des laboratoires Bell (Bell Aircraft Corporation est un constructeur aéronautique américain fondé le 10 juillet 1935. Après avoir construit des avions de combat durant la Seconde...), démontre avec son algorithme qu'un ordinateur quantique pourrait considérablement augmenter l'efficacité des algorithmes classiques utilisés pour la recherche d'informations sur une base de données (En informatique, une base de données (Abr. : « BD » ou « BDD ») est un lot d'informations stockées dans un dispositif informatique. Les technologies existantes...).

Par exemple, la recherche d'un élément parmi dix mille données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) nécessiterait seulement une centaine d'étapes, contre dix mille pour un ordinateur traditionnel. Le gain de temps pour le traitement des données massives serait considérable. On comprend alors l'intérêt de sociétés comme Google pour cette nouvelle technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :).

L'accumulation de qubits

Restait ensuite à mettre au point (Graphie) les briques de base de ces ordinateurs quantiques, les fameux qubits, capables d'être dans deux états à la fois. Rapidement, les physiciens s'y sont attelés, partout dans le monde (Le mot monde peut désigner :). De nombreux candidats ont ainsi été expérimentés: des atomes, des ions, des molécules, des électrons, des photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux...) ou encore des circuits supraconducteurs. Avec, déjà, de beaux succès dans la manipulation de ces qubits. Ainsi, en 2003, Rainer Blatt, de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) d'Innsbruck, en Autriche, a réalisé la première porte logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος), terme inventé par Xénocrate signifiant à la fois raison, langage, et raisonnement) est...) à deux qubits en utilisant des ions calcium, un dispositif clé pour pouvoir effectuer des opérations en couplant les qubits entre eux.


Puce à circuits supraconducteurs intégrant 3 qubits (taille réelle: 8mm x 4mm). IBM Research

Quant à la plus belle prouesse calculatoire, elle a été accomplie en 2012 par une équipe de l'université de Bristol, en Angleterre (L’Angleterre (England en anglais) est l'une des quatre nations constitutives du Royaume-Uni. Elle est de loin la plus peuplée, avec 50 763 000 habitants (en 2006), qui représentent 83,8% de la population...), qui est parvenue à factoriser 21, soit à montrer que ce nombre se décompose en 3 fois 7, grâce à un dispositif photonique. Certes la performance est modeste, mais elle représente une démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou...) de principe de l'algorithme de Shor, dont la puissance devrait se révéler pour des nombres beaucoup plus grands.

Car, on l'aura compris, l'avantage du calcul quantique sur son équivalent classique est d'autant plus grand que la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) d'informations à traiter est élevée. En d'autres termes, "pour être performant et présenter un intérêt, un ordinateur quantique devra comporter un grand nombre de qubits. Pour les problèmes de factorisation par exemple, il faudra en coupler un millier, au bas mot", précise Simon Perdrix, du Laboratoire lorrain de recherche en informatique et ses applications.

Le frein de la décohérence

Et c'est bien là le problème. "Pour qu'un ordinateur quantique fonctionne, il faut que ses qubits conservent leurs propriétés quantiques le temps du calcul. Or, du fait des interactions avec l'environnement (champ magnétique, lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...), agitation (L’agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs pour rendre une ou plusieurs de ces caractéristiques homogènes. Plusieurs types d'opérations...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur...)...), tout pousse (Pousse est le nom donné à une course automobile illégale à la Réunion.) un système quantique à perdre ses propriétés. Et cela est d'autant plus vrai que le système contient de qubits", explique Sébastien Tanzilli, de l'Institut de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...) de Nice et qui représente la France au sein du Quantum Community Network, le comité chargé de piloter l'initiative européenne Quantum Technologies Flagship. Ce phénomène baptisé décohérence constitue l'obstacle principal dans la construction de ces ordinateurs.

de conception des qubits et de leur manipulation ont fait qu'on a pu repousser, lentement mais sûrement, la limite du nombre de qubits, et personne ne peut dire aujourd'hui où se situe cette limite", constate Tristan Meunier. Actuellement, le record du nombre de qubits intriqués est de 20. Il est vrai que Google a annoncé en 2018 avoir réalisé un processeur (Le processeur, ou CPU (de l'anglais Central Processing Unit, « Unité centrale de traitement »), est le composant de l'ordinateur qui exécute les programmes informatiques. Avec la...) quantique constitué de 72 qubits, mais sans démontrer combien d'entre eux ont pu effectivement être intriqués.

Des implémentations prometteuses

Dans cette course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) au nombre de qubits et à la réalisation de l'ordinateur quantique, deux systèmes sont aujourd'hui au coude (Cette articulation comprend en avant la région du « pli du coude ». C'est un complexe articulaire synovial du membre supérieur humain reliant le bras à l'avant-bras. Il unit ainsi trois os entre eux : Le...) à coude et offrent les perspectives les plus intéressantes. Le premier: les ions piégés. Développés au début des années 1990, il s'agit d'atomes - de calcium notamment - auxquels on a retiré un ou plusieurs électrons et qu'on piège sous vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) à l'aide de lasers. Ce sont eux qui détiennent le record du temps de cohérence, qui peut atteindre plusieurs minutes dans certains dispositifs. La contrepartie, c'est qu'ils sont lents à manipuler, ce qui aurait pour conséquence de ralentir les calculs. Autre inconvénient: "Les techniques de piégeage sont relativement compliqués à mettre en place si bien qu'on a du mal à imaginer comment on pourra monter en taille et atteindre le millier de qubits", note Sébastien Tanzilli. Certains imaginent déjà des solutions pour y parvenir, mais le défi reste de taille.

Second favori: les circuits supraconducteurs. Apparus à la fin des années 1990, ce sont des circuits électriques de taille micrométrique comportant des électrodes métalliques qui deviennent supraconductrices - c'est-à-dire qui conduisent l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les...) sans résistance - à très basse température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant...). Grâce à des barrières isolantes ultra-fines entre ces électrodes, appelées jonctions Josephson, ces circuits se comportent comme des atomes artificiels dont il est possible de manipuler l'état quantique (En mécanique quantique, l'état d'un système décrit tous les aspects du système physique. Il est représenté par un objet mathématique qui donne le maximum d'information possible sur le système, dans le but de prévoir les résultats des...). En matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) de décohérence, les qubits supraconducteurs font moins bien que les ions piégés mais ils sont en revanche plus rapides à manipuler.

Autre avantage selon Patrice Bertet, du Service de physique de l'état condensé au CEA Saclay, laboratoire qui a eu un rôle pionnier dans le développement de ces systèmes: "Leur technique de fabrication est plutôt simple, ce qui permet de les dupliquer facilement et d'envisager d'en intégrer un grand nombre sur une même puce." C'est ce qui explique pourquoi ces dispositifs sont aujourd'hui parmi les plus populaires auprès des industriels. Cette option a notamment été choisie par IBM et Google pour leurs machines.


Vue intérieure du réfrigérateur (Un réfrigérateur (ou frigidaire ou frigo dans le langage famillier) est un appareil principalement utilisé en cuisine, avec un compartiment principal qui a une température de 4 a 8 °C et souvent un compartiment pour la congélation...) à dilution (La dilution est un procédé consistant à obtenir une solution finale de concentration inférieure que celle de départ, soit par ajout de...) d'un ordinateur quantique à circuits supraconducteurs.
IBM Research

Plus récemment, un troisième outsider est venu se joindre à la course: les spins d'électrons dans le silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.). Il s'agit là d'isoler des électrons dans une matrice de silicium et d'utiliser leur spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule, au même titre que sa masse et sa charge électrique. Comme la...), sorte de rotation de la particule sur elle-même, comme bit quantique d'information. Développés depuis cinq ans seulement, ces qubits sont encore relativement "fragiles" et seuls deux d'entre eux ont pu être intriqués à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit...). Mais de l'avis (Anderlik-Varga-Iskola-Sport (Anderlik-Varga-Ecole-Sport) fut utilisé pour désigner un projet hongrois de monoplace de sport derrière lequel se cachait en fait un monoplace de chasse destiné au...) général, ils devraient parvenir bientôt aux mêmes niveaux de performance que les deux dispositifs pionniers. Et surtout, "ce sont les seuls qu'on pourra intégrer à très grande échelle.

En effet, leur fabrication, qui utilise exactement les mêmes techniques, déjà parfaitement maîtrisées, que celles de la micro et de la nanoélectronique, justement à base de silicium, fait qu'on peut les miniaturiser à l'extrême", avance Tristan Meunier. Enthousiaste sur le potentiel d'une telle technologie, le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant...) est un des responsables du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le...) nommé QuCube mené en partenariat avec deux autres laboratoires et dont l'objectif est la mise au point d'ici à six ans d'un processeur à base de silicium réunissant 100 qubits.


Salle blanche de l'Institut Néel: le faisceau d'un microscope électronique à balayage permet de fabriquer et d'étudier les circuits dédiés à la physique fondamentale ou à l'informatique quantique (L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des ordinateurs quantiques utilisant des phénomènes de la mécanique quantique, par opposition à ceux de...). C. Frésillon/Institut Néel/CNRS Photothèque

Alors, qui de ces trois candidats sortira en tête et conduira à la réalisation du premier ordinateur quantique ? "Impossible de le dire, chaque dispositif présentant certains avantages que ne possède pas l'autre. Aucun d'entre eux ne peut aujourd'hui prétendre à la victoire", estime Sébastien Tanzilli.

L'indispensable correction d'erreur

Une chose est sûre: améliorer les performances des qubits ne suffira pas. Pour faire de l'ordinateur quantique une réalité, il faudra aussi être capable de corriger les erreurs de calcul liées à la décohérence. Mathématiciens et informaticiens l'ont très vite compris et ont développé des codes correcteurs, l'équivalent quantique des algorithmes de correction d'erreur utilisées dans nos ordinateurs. Il a même été démontré que, en théorie, si le taux d'erreur d'un qubit (On nomme qubit (quantum + bit ; prononcé /kyoobit/), parfois écrit qbit, l'état quantique qui représente la plus petite unité de stockage d'information quantique. Il se...) est inférieur à une certaine valeur, alors il est possible de corriger les erreurs plus vite qu'elles ne se forment. "L'idée des codes correcteurs a été une petite révolution dans le domaine. Avec elle, même les plus pessimistes ont commencé à croire en la possibilité d'un ordinateur quantique", confie Sébastien Tanzilli.


Prototype de processeur quantique de 16 qubits fabriqué par IBM. IBM Research

Dans leur principe, les codes correcteurs sont simples. L'idée consiste à utiliser un groupe de plusieurs qubits dits "physiques" pour coder l'information d'un seul qubit dit "logique". En mesurant les propriétés des qubits physiques, on sait alors - du fait de l'intrication - si le qubit logique n'est plus dans l'état souhaité et on le corrige immédiatement. En pratique, toutefois, leur mise en place est plus compliquée: on estime qu'il faudrait 1 000 - voire 10 000 - qubits physiques pour chaque qubit logique utilisable pour les calculs. Autrement dit, l'ordinateur quantique idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau. Les idéaux généralisent de...) devrait comporter non pas quelques milliers de qubits mais quelques millions ! "La manipulation et le contrôle d'un nombre aussi élevé de qubits reste largement hors de portée", avertit Patrice Bertet. Ce qui n'empêche pas les physiciens d'expérimer ces méthodes sur un tout petit nombre de qubits.

De son côté, Eleni Diamanti reconnaît qu'il faudra une percée théorique pour rendre ces codes plus performants et donc moins gourmands en qubits."C'est à ce prix-là seulement qu'on aura un ordinateur quantique digne de ce nom. Informaticiens, mathématiciens et physiciens y travaillent main dans la main, et je suis persuadée qu'ils arriveront un jour à bout de ce problème", avance-t-elle.

Vers des micro-calculateurs quantiques ?

Mais tout le monde ne souhaite pas attendre l'émergence de ces ordinateurs quantiques universels qui, dotés des meilleurs qubits et des codes correcteurs les plus performants, seraient capables de réaliser n'importe quel calcul complexe. "La tendance actuelle, qui suscite énormément de recherches, est d'identifier quels problèmes, avec quels algorithmes, pourraient être résolus par des machines intermédiaires, contenant moins de qubits et privées de système de correction des erreurs", note Iordanis Kerenidis de l'Institut de recherche en informatique fondamentale et directeur du Paris Centre for Quantum Computing.


La société canadienne D-Wave Systems a été la première à commercialiser des machines exploitant le calcul quantique (ici des D-Wave 2000Q, qui intègrent 2000 qubits). D-Wave Systems Inc.

La première étape vers cet objectif sera de démontrer la suprématie quantique, c'est-à-dire de prouver expérimentalement l'avantage du quantique sur le classique pour un algorithme donné. De l'avis des spécialistes, cette prouesse devrait être réalisée d'ici à cinq ans seulement, avec l'apparition de petits calculateurs quantiques dotés de 50 à 100 qubits. Les chercheurs s'y préparent et ont déjà identifié un type de problème mathématique - un calcul de distributions de probabilités - qui se prêtera à une telle démonstration. "Sa résolution n'aura certainement pas d'utilité pratique, mais elle lancera l'utilisation des machines quantiques pour des problèmes dignes d'intérêt", avance Iordanis Kerenidis.

Du calcul à la simulation quantique

Ce sont les domaines de la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) et de la science des matériaux (La science des matériaux regroupe les domaines qui étudient la matière qui constitue les objets. Cela va des roches (en géologie) aux métaux en...) qui devraient en bénéficier les premiers. Avec des machines d'une centaine de qubits, prédit-on, la synthèse de nouvelles molécules ou la mise au point de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) aux propriétés inédites s'en trouvera largement accélérée. Comment ? En utilisant les ordinateurs quantiques non pas pour faire du calcul, mais de la simulation. L'idée, qui était d'ailleurs celle de Richard Feynman à l'origine, est d'imiter des systèmes physiques complexes (molécules, matériaux, etc.) à l'aide de systèmes quantiques artificiels plus simples: les qubits. En faisant varier à volonté les paramètres (distance des atomes, force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) des interactions...) qui ne sont pas ajustables dans les systèmes réels, on peut modéliser la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de ces derniers et ainsi mieux les comprendre.

La simulation quantique a déjà abouti à des résultats mais avec l'augmentation du nombre de qubits, elle promet des avancées plus spectaculaires encore. "L'avantage de la simulation c'est que la décohérence n'est finalement plus une ennemie puisque les systèmes qu'on simule sont eux-mêmes soumis à ce phénomène. Nul besoin donc de disposer d'ordinateurs quantiques parfaits", souligne Simon Perdrix.

Avec des ordinateurs de plusieurs centaines de qubits, de nombreuses autres applications pourraient ensuite voir le jour.

Ce sont d'abord toutes les tâches d'optimisation qui pourraient être rendues beaucoup plus efficaces grâce au calcul quantique: de la gestion du trafic routier (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) au maillage du transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des...) de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) en passant par la prédiction financière, de multiples secteurs devraient en bénéficier.

Une révolution pour l'apprentissage automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes...) ?

L'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la...) de la vitesse de calcul promet aussi d'importantes retombées en matière d'apprentissage automatique, une technique très à la mode d'intelligence artificielle (L'intelligence artificielle ou informatique cognitive est la « recherche de moyens susceptibles de doter les systèmes informatiques de...) utilisée pour analyser et trier les informations dans de très grandes bases de données numériques. Là aussi, les applications seront multiples: amélioration des moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) de recherche sur Internet (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services variés comme le courrier électronique, la messagerie instantanée et le World Wide Web, en utilisant le protocole de...), diagnostics médicaux beaucoup plus précis, pour ne citer qu'eux. "En optimisation comme en apprentissage automatique, on ne recherche pas des solutions exactes mais on cherche à apporter des réponses qui soient suffisamment satisfaisantes. On peut donc beaucoup mieux tolérer les erreurs que pour un problème de factorisation par exemple. C'est pourquoi l'utilisation d'ordinateurs quantiques même intermédiaires apportera énormément", insiste Iordanis Kerenidis.


Vue de l'intérieur de l'ordinateur quantique IBM Q. IBM Research

Ce n'est donc pas un hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon de causes, au moins d'une reconnaissance de cause à effet d'un événement.) si le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de l'algorithmique (L'algorithmique est l’ensemble des règles et des techniques qui sont impliquées dans la définition et la conception d'algorithmes, c'est à dire de processus systématiques de résolution, par le...) quantique n'a jamais été aussi actif qu'aujourd'hui. Un seul exemple: en 2017, Iordanis Kerenidis a présenté un algorithme d'apprentissage automatique permettant, en théorie, de faire de la recommandation (Les industries ne fonctionnent pas correctement sans normes garantissant l'interopérabilité, des organismes crées pour, promulguent des...) de films, de livres ou de rencontres de manière exponentiellement plus efficace qu'avec les méthodes actuelles. Bien malin qui pourra dire quand un véritable ordinateur quantique verra le jour et même s'il deviendra effectivement une réalité mais sur la route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.) qui mènera à sa réalisation, les perspectives pour M. et Mme Tout-le-Monde promettent d'être extrêmement alléchantes.
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