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CALCULATEUR QUANTIQUE (Quantum computer) Faisable ? Quand ?
Cette technologie fait miroiter un décuplement de la puissance calcul des ordinateurs. En 2016, la technologie est encore
balbutiante, mais son développement pourrait donner un coup de boost à la loi de Moore et surtout
faire craindre la possibilité de déchiffrer
les communications. En effet, les algorithmes
actuels comptent sur la limitation de la puissance calcul.
Source
image: Quantum computers |
Voir Mécanique
quantique
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Une partie des ordinateurs quantiques Jiuzhang 4.0 développés par des scientifiques chinois |
Situation
actuelle (2026) L’informatique quantique progresse rapidement, mais les annonces
spectaculaires demandent souvent une interprétation prudente. Les grandes
plateformes industrielles comme IBM Quantum ou Google disposent aujourd’hui de processeurs
supraconducteurs comportant plusieurs centaines, voire plus d’un millier de
qubits physiques. Cependant, ces qubits restent sensibles aux erreurs et ne
correspondent pas encore à des qubits logiques réellement stables. Les
systèmes à ions piégés, développés notamment par IonQ ou Quantinuum, possèdent moins de qubits mais offrent
généralement une meilleure fidélité de calcul. La Chine a récemment attiré l’attention avec le calculateur
photonique Jiuzhang 4.0, capable de manipuler
plusieurs milliers de photons. Il ne faut toutefois pas confondre photons et
qubits : un photon est un support physique possible de
l’information quantique, alors qu’un qubit est une unité logique de calcul.
Dans les architectures photoniques, plusieurs photons peuvent être
nécessaires pour représenter un seul qubit utile. Un
progrès considérable par les Chinois (mai 2026) Jiuzhang (annoné en 2026) n’est pas un ordinateur quantique
universel comparable aux machines d’IBM ; il est spécialisé dans un problème
très particulier appelé « boson sampling ». Les chercheurs annoncent avoir
manipulé jusqu’à 3050 photons (beaucoup moins en termes de qbits, même si la comparaison reste difficile). L’enjeu majeur actuel n’est donc plus seulement d’augmenter le
nombre de qubits ou de photons, mais de construire des qubits logiques
fiables grâce à la correction d’erreurs quantiques. Ce n’est pas un ordinateur quantique universel programmable comme
ceux d’IBM. Il ne peut pas encore exécuter arbitrairement Shor, Grover,
simulation chimique générale, etc. Comparaison
(Très schématiquement)
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Puce quantique
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Microsoft annonce avoir développé un processeur quantique basé sur une
nouvelle catégorie de matériaux, qui, une fois refroidi près du zéro absolu,
atteignent un nouvel état de la matière, qui n’est ni solide, ni liquide ou
gazeux. Possibilité d'un million de qbits, dits topologiques, sur une puce. Taux d'erreur exceptionnel d'environ 1%. |
Actualité sept 2024
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Décembre
2024: Google annonce une nouvelle puce quantique Willow. Capacité de 105
qubits et des performances élevées en termes de correction Il s'agit de 105 qubits sur base de
supraconducteurs (le double de sa précédente puce Sycamore).
Le temps T1, qui mesurent la durée
pendant laquelle les qubits peuvent conserver une excitation - la ressource
clé du calcul quantique - approchent maintenant les 100 µs (microsecondes).
Il s'agit d'une amélioration impressionnante de près de 5 fosi
par rapport à notre précédente génération de puces. Deux performances majeures: La première est que Willow peut réduire
les erreurs de manière exponentielle à mesure que nous augmentons notre
échelle en utilisant davantage de qubits. Cela résout un défi clé dans la
correction des erreurs quantiques que le domaine poursuit depuis près de 30
ans. Deuxièmement, Willow a effectué un
calcul de référence standard en moins de cinq minutes, ce qui prendrait 10 quadrillons (soit
1025) ans à l’un des supercalculateurs les plus rapides
d’aujourd’hui, un nombre qui dépasse largement l’âge de l’Univers. Calcul pour se faire peur
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Actualité sept 2020
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Octobre
2020: la société canadienne D-Wave a annoncé l’arrivée d’Advantage,
"le premier ordinateur quantique pour les entreprises". Accessible à partir du 8 octobre sur la
plate-forme cloud Lead, ce système compte 5 000
qubits.
Bien au-delà des machines d’IBM (65 qubits), de Google (54 qubits)
et d’Honeywell (6 qubits). Plus encore : chacun de ces bits
communique avec 15 autres simultanément. Avec cette connectivité, la machine
pourrait résoudre des calculs contenant 1 million de variables. |
Source: 5
000 qubits à destination des entreprises – L'usine nouvelle – 11/10/2020
D-Wave
annonce le lancement d'Advantage, un ordinateur quantique de 5 000 qubits –
Harware.developpez.com – 02/10/2020
Actualité sept 2017
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1 200 km distance
record en 2017, parcourue par un message codé de manière quantique depuis un
satellite avec la Terre, via des lasers. (Chine). |
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La société IBM met à disposition en ligne un ordinateur
quantique, constitué de 5 qubits. But: tester des algorithmes quantiques. |
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Les chercheurs du MIT et de l'Université d'Innsbruck en Autriche
travaillent sur un ordinateur quantique
casseur de chiffrement. En informatique classique, les nombres
sont représentés soit par des 0 soit par des 1 (binaire). Pour
l'informatique quantique repose sur une unité d'échelle atomique, le « qubit
» ou bit quantique, qui se compose de la superposition des deux états 0 et
1. Cette combinaison linéaire des deux états est beaucoup plus efficace. Il
faut en général 12 qubits environ pour factoriser
le nombre 15. Ces chercheurs ont trouvé
un moyen de réduire la quantité de qubits à cinq, chaque qubit représentant
un seul atome. En utilisant des impulsions laser pour
maintenir les atomes dans un piège à ions et stabiliser le système quantique,
le nouveau système promet aussi une bonne évolutivité, puisqu’il est possible
d’ajouter plusieurs atomes et plusieurs lasers pour construire un ordinateur
quantique plus puissant et plus rapide qui sera capable de factoriser des
nombres beaucoup plus grands. Note: en
1994, Peter Shor, professeur au MIT, a mis au point un algorithme quantique capable de
calculer les facteurs
premiers d'un grand nombre de façon beaucoup plus efficace qu'un ordinateur classique. L'algorithme de Shor, qui permet de décomposer des nombres
entiers en produits de facteurs premiers, est un des fondements de
l'algorithmique quantique. Il fait aujourd'hui l'objet de nombreuses
attention car il pourrait théoriquement décrypter le chiffrement RSA, le protocole de référence dans le domaine
du commerce électronique depuis 1983, a priori 'incassable' pour un
ordinateur classique. |
Voir Point de situation en
2016
Analogie pour comprendre la puissance de l'ordinateur quantique
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Alexandre
Blais, le directeur scientifique de l'Institut quantique de l'Université de
Sherbrooke (Québec, Canada) propose cette analogie: Pour mieux comprendre, imaginez que
vous entrez dans une grande bibliothèque et que vous allez tracer un X sur
une page d’un livre choisi au hasard. Si vous demandiez à un ordinateur
classique de retrouver le X, il devrait ouvrir successivement tous les livres
de la bibliothèque et consulter chaque page une par une jusqu’à ce qu’il
trouve ce qu’il cherche. Si un ordinateur quantique devait effectuer la même
opération, il serait capable d’ouvrir toutes les pages de toutes les livres
en même temps et de retrouver votre marque presque instantanément. Cette analogie est tout à fait bonne,
même si elle suggère que l’ordinateur quantique est plus puissant qu’il ne
l’est en réalité, nuance M. Blais. |
Source:
Qu’est-ce
qu’un ordinateur quantique? – Ici.radio.canada.ca – 16/11/18
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Pascale
Senellart-Mardon est chercheuse au CNRS et à
l'université de Paris-Sacaly. Elle est cofondatrice
de la société Quandela qui produit des sources de
photons uniques pour l'ordinateur et les communications quantiques. Elle
propose cette analogie: Un personnage traverse un labyrinthe
complexe. Méthode classique: il essaie tous les chemins en faisant souvent
demi-tour. S'il a de la chance il sort vite, sinon il peut y rester. Méthode quantique: à chaque embranchement, un "alter ego" est crée et tous se
lancent pour chercher la sortie. Une sorte de superposition (d'intrication) de tous les
personnages. Une sorte de travail en parallèle de tous ces alter ego. De tous
les chemins explorés, l'ordinateur sélectionne le chemin menant à la sortie. Cette métaphore suggère le principe du
fonctionnement sans révéler comment ça marche. Nous sommes dans le monde de
la physique quantique! |
Source: L'ordinateur quantique devient un enjeu
politique – Pour la Science n°500 de juin 2019
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BASE
DU CALCUL QUANTIQUE
BIT
QUANTIQUE – QUBIT
PROPRIÉTÉ
ANNÉE
2000: OÙ EN SOMMES-NOUS ?
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Traitement
parallèle
Données
d'entrée Données de sorte, traitées Traitement
série
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Voir Risc et Cisc / Neuronique
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1994 |
- Peter Shor réussit à factorise des
nombres à l'aide d'ordinateurs quantiques. |
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2011 |
- Factorisation du nombre 143
(143 = 11 x 13) à l'aide d'une matrice quantique de 4 qbits
(Chine). |
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2016 |
- Anticipant la révolution quantique (puissance de calcul
décuplée et possibilité de déchiffrement des communications), Google lance des
études de nouveaux algorithmes
de cryptage |
Voir Histoire
des découvertes et inventions
Point de situation en octobre 2016
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La cryptographie quantique
existe mais elle est peu utilisée car délicate à mette en œuvre; ne pas
confondre avec le calcul quantique (technologie pour
ordinateurs quantiques). L'ordinateur quantique
a un pouvoir supérieur à celui des ordinateurs
classiques selon un modèle mathématique développe dès 1995. C'est le cas
de la factorisation
des nombres entiers, ce qui constituerait une menace pour les systèmes de cryptographie actuels. On étudie déjà des
systèmes de cryptographie post-quantiques qui résisteraient à cette menace. La technologie
quantique n'en est qu'à ses prémisses. En 2016, on sait sans doute factoriser
les nombres jusqu'à 200 000; alors qu'un ordinateur classique factorise
facilement des nombres jusqu'à 100 chiffres. Ordinateur quantique?
Patience! Une menace pour nos cartes bancaires ? Pas tout de suite, si jamais
! |
Selon J.-P.
Delahaye (voir référence)
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Aussi |
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Voir |
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Site |
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