Un ordinateur quantique qui donne des solutions... sans exécuter de programme
Publié par Michel le 25/02/2006 à 00:00
Source: PhysOrg, Nature et University of Illinois at Urbana-Champaign
En combinant le calcul quantique et "l'interrogation quantique", des scientifiques de l'université de l'Illinois ont découvert une façon exotique de déterminer la réponse à un algorithme, sans que celui-ci ne s'exécute.

L'équipe 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 également le cadre...) conduite par le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces qui les relient. Le mot...) Paul Kwiat a présenté la première démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment démontrées à partir de propositions initiales, en s'appuyant sur...) d'un "calcul contrefactuel" qui déduit la réponse à un problème, alors même que l'ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un...) n'a pas fonctionné. Les chercheurs ont publié leurs travaux dans l'édition du 23 février de Nature.


Les ordinateurs quantiques ont la potentialité de résoudre certains types de problèmes beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques. La vitesse (On distingue :) et l'efficacité sont accrues parce que des bits quantiques peuvent être placés dans une 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.)) d'états un et zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans l’écriture des nombres...), par opposition aux bits classiques, qui ne possèdent que l'état un ou zéro. De plus, la logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος), terme inventé par Xénocrate signifiant à la fois raison, langage, et raisonnement) est dans une première...) cachée derrière la nature cohérente du traitement de l'information quantique est très souvent différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application...) du raisonnement intuitif, ce qui peut mener à certains effets étonnants.

"Il peut sembler très bizarre que le calcul contrefactuel, qui utilise une information qui est à l'opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. En botanique, les...) de ce qui devrait s'être produit réellement, puisse permettre de trouver un résultat sans faire travailler l'ordinateur", indique Kwiat, "mais c'est la nature même de l'interrogation quantique qui rend possible cet exploit étonnant".

Aussi appelée "mesure sans interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.)", l'interrogation quantique est une technique qui utilise la dualité onde-particule (« Les objets quantiques sont dingues, mais au moins, ils sont tous dingues de la même manière. Richard Feynman » ) (dans ce cas-ci, un photon) pour examiner une région de l'espace sans interagir réellement avec celle-ci.

En utilisant un système d'interféromètres optiques couplés, l'équipe de Kwiat est parvenue à scruter "contrefactuellement" 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...) très simple à l'aide d'un algorithme qui altère 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...) du photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées...) suivant le résultat. Le photon est placé dans une superposition d'états par lesquels il "exécute" ou non l'algorithme. Le système est tel que même si l'algorithme n'est pas exécuté, l'état quantique peut être modifié. "Nous avons également montré théoriquement comment obtenir la réponse sans jamais exécuter l'algorithme, en utilisant ce qu'on appelle l'effet quantique Zeno", explique Onur Hosten, auteur de l'article.

"En un sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du...), c'est la possibilité que l'algorithme a de s'exécuter qui l'empêche de le faire", remarque Kwiat. "C'est ce qui est au coeur de l'interrogation quantique, et à mon 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...), tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le mystère 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 quantique. Cette dénomination s'oppose...) est là".

"Comme on ne peut pas agrandir l'échelle d'un ordinateur optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) quantique, l'utilisation de ce genre de techniques d'interrogation pourrait permettre de réduire les erreurs dans les calculs quantiques", poursuit Kwiat. "Tout ce que l'on pourra faire pour réduire les erreurs [et ne pas exécuter un algorithme réduit forcément les risques d'erreur !] sera probablement plus efficace que d'augmenter la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) des ordinateurs quantiques".

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