Les géants du secteur de la technologie ne cessent d’innover. On entend sans cesse parler d’intelligence artificielle, de maison connectée, d’assistants vocaux, etc… Toutefois, il y a un sujet d’étude qui se fait plus discret que les autres : les ordinateurs quantiques. Ce type d’ordinateur repose sur deux lois de la physique quantique : la superposition quantique et l’intrication quantique.

Selon la supposition quantique, dans l’infiniment petit, une particule peut se trouver indéterminée avant toute mesure. Prenons un exemple, avant de connaître le résultat du tirage, un ticket de loto est soit gagnant soit perdant, il est donc dans les deux états simultanément, chaque état ayant sa propre probabilité.

Selon la seconde propriété, l’intrication quantique, on peut lier deux objets quantiques à priori indépendants. Par exemple, si deux ampoules dans deux pays différents sont liées, si l’une est éteinte, l’autre est forcément allumée. En physique quantique, cette caractéristique est appelée spin. Le spin ne peut être qu’up ou down, et donc, si l’une des particules a un spin up, l’autre aura forcément un spin down. C’est une propriété qui pose problème chez les physiciens car pour que les deux spins soient coordonnés il faudrait qu’ils transmettent l’information plus vite que la vitesse de la lumière. Or, selon la théorie de la relativité cela est impossible. La seule solution est d’admettre que ces deux particules ne forment pas deux systèmes indépendants mais bien un seul, malgré la distance géographique. On parle alors d’intrication quantique, et cela ne se limite pas à deux particules, on peut en lier autant qu’on le souhaite.

Un ordinateur quantique utilise ces deux propriétés pour être bien plus rapide qu’un ordinateur classique. Pour calculer, un ordinateur classique utilise des bits qui prennent comme valeur 0 ou 1. Un ordinateur quantique va lui utiliser des qbits, qui prennent comme valeur une superposition de 0 et de 1. Ainsi, si l’on essaie d’afficher tous les nombres existants entre 0 et 99999, un ordinateur classique devra compter chacun de ces nombres un à un comme un humain le ferait. Mais un ordinateur quantique pourra tous les compter simultanément. Il est donc extrêmement plus rapide. Chaque qbit ajouté à un ordinateur quantique double sa puissance.

Mais les ordinateurs quantiques ont aussi des limites. Premièrement, ils sont probabilistes. Plutôt que de calculer la bonne solution, un ordinateur quantique assigne des probabilités à chaque solution et les modifie à chaque tour de circuit jusqu’à ce que ressorte une solution avec un taux de probabilité proche de 100%. Les chercheurs essaient de la minimiser autant que possible mais il est impossible d’avoir un résultat avec 100% de probabilité. Autre problème, pour que les qbits soient stables, c’est-à-dire que leur environnement ne les modifie pas, les ordinateurs quantiques doivent être refroidis à une température proche du zéro absolu, soit -273,15°. Ils ne remplaceront donc jamais nos ordinateurs actuels mais agiront plutôt en complément pour les tâches que nos ordinateurs ne peuvent pas réaliser.  Mais pour le moment le réel problème est de faire en sorte que les qbits conservent leurs propriétés quantiques après avoir été manipulés. C’est sur ce sujet que se concentrent les chercheurs.

L’objectif final est de parvenir à créer un ordinateur quantique universel qui pourrait faire fonctionner n’importe quel algorithme. Avant d’y arriver certaines entreprises cherchent à créer un ordinateur quantique capable de résoudre un seul algorithme. C’est ce que vient de faire Google qui déclare avoir atteint la suprématie quantique. Ce terme signifie que son ordinateur quantique a réalisé une tâche qu’il est impossible pour un ordinateur classique d’accomplir. En effet, l’ordinateur de Google a réalisé sa tâche en 3 minutes et 20 secondes contre 10 000 années pour Summit, l’ordinateur le plus puissant du monde.

Cela marque déjà une grande avancée pour l’informatique quantique avant les ordinateurs quantiques universels. Une fois prêts, ces derniers vont sûrement révolutionner le monde. Ils remettent déjà en cause le chiffrement RSA, le système de codage utilisé pour sécuriser nos transferts de mails, transactions bancaires, etc… En effet, ce chiffrement repose sur des calculs mathématiques très compliqués et donc, beaucoup trop long à décoder. Un ordinateur quantique pourrait les décoder en quelques secondes.