L’ordinateur quantique :Révolution ou mascarade ?

Un bit est une unité universelle binaire de donnée informatique. En tant que signal électrique à l’état brut, il peut être à l’état de 1 ou de 0, signe que le courant passe ou non. Cependant, dans notre monde déterministe, d’existence dite exclusive, dans lequel un objet ne peut être que dans un seul état, il est impossible que le bit soit autre chose que 0 OU 1.

C’est de ce principe que les travaux menés par Richard Feynman et Charles Bennett, deux célèbres physiciens spécialisés dans la physique dite « quantique », la physique de l’état de l’objet, ont mené au projet de création d’un outil informatique permettant de traiter le bit dans deux états à la fois. D’après le principe « d’inclusivité » quantique, un bit peut donc valoir 0, 1, ou 0 ET 1 à la fois. Ces bits quantiques sont nommés « quantum bits », généralement abrégés « qubits ».

Le champ des possibles s’en trouve ainsi largement ouvert dans de nombreux domaines informatiques, a fortiori celui du calcul. En effet, il est beaucoup plus simple de trouver la solution à un problème en examinant plusieurs possibilités de résolution d’un coup, et cette dualité d’états permet cela. A terme, la réalisation de ce projet doit permettre de rendre en priorité les calculateurs des plus grands organismes, comme la NASA, beaucoup plus puissants qu’il ne le sont à l’heure actuelle, avant, peut-être, de s’adapter aux machines des particuliers ? Un système composé de 50 qubits peut déjà se montrer plus puissant, théoriquement, qu’un supercalculateur (source : IBM).

Pourquoi pas. Ce projet parait prometteur, mais l’est-il vraiment ? La première ébauche de ce projet date de 2009, et peu de réelles avancées ont été enregistrées depuis. Nous ne faisons encore qu’effleurer le monde quantique.

Les principes physiques et mathématiquesIl convient d’être honnête, les principes de physique quantique sur lesquels repose la

conception de l’ordinateur quantique sont réservés aux spécialistes de ce domaine. Nous citerons en exemple les travaux de Richard Feynman :

Nous ne nous attarderons donc guère plus sur les principes mathématiques, car ces opérations font partie des plus simples. Pour le « commun des mortels », l’essentiel est de comprendre, de ces principes, que le qubit repose sur les mêmes bases que les atomes, et que leur stabilité est calculée en fonction de leur spin, c’est-à-dire ici en fonction du nombre d’électrons gravitant autour de chaque bit (principe très schématisé, cf les travaux réalisés concernant ce simple principe faisant plus de 20 pages.

Quant au principe scientifique, on peut s’intéresser à ce qu’est un qubit. Si un bit est une simple impulsion électrique, le qubit possède une structure propre, représentée par la sphère de Bloch :

Qu’est devenu l’ordinateur quantique ?L’ordinateur quantique est un peu l’arlésienne du numérique : Toujours cité, mais jamais

réalisé concrètement. Les principaux problèmes reposent sur la stabilité de ces qubits : En effet, dès que leur nombre dépassait 4, des instabilités se créaient et tout le système crashait. Ainsi, l’opération la plus poussée que l’on pouvait demander à une de ces machines était de décomposer 15 en 3x5. De plus, une telle recherche nécessite des investissements très conséquents, et avec le temps, même les plus grandes sociétés ont fini par perdre leurs illusions à ce sujet.

Pourtant, 2015 a été une année prolifique à ces deux sujets :- Le 14 Septembre, Intel a investi 50 millions de dollars dans son département de recherche et

développement pour accélérer la progression des recherches sur l’ordinateur quantique.

- Le 29 Septembre, l’entreprise D-Wave, responsable de la création de l’ordinateur quantique éponyme de Google et de la Nasa, le plus puissant au monde, nommé 2x, augmente les possibilités de son calculateur de 512 à 1000 qubits. L’apport de stabilité de cette solution est, selon la firme, liée à la température du cœur de son calculateur, proche du zéro absolu, c’est à dire -273,15°C. Ce nombre de qubits permet au super calculateur d’être « jusqu’à 600 fois plus rapide que les puces traditionnelles ».

- Le 13 Octobre, une équipe internationale de chercheurs conçoit la première porte logique en sillicium CNot (Controlled-Not), essentielle au fonctionnement d’un ordinateur quantique.