Un calculateur quantique (quantum computer en anglais, parfois traduit par ordinateur quantique ou système informatique quantique) utilise les propriétés quantiques de la matière, telle que la superposition et l'intrication afin d'effectuer des opérations sur des données. À la différence d'un ordinateur classique basé sur des transistors travaillant sur des données binaires (codées sur des bits, valant 0 ou 1), le calculateur quantique travaille sur des qubits dont l'état quantique peut posséder une infinité de valeurs.
De petits calculateurs quantiques ont été construits à partir des années 1990. Jusqu'en 2008, la difficulté majeure concerne la réalisation physique de l'élément de base : le qubit. Le phénomène de décohérence (perte des effets quantiques en passant à l'échelle macroscopique) freine le développement des calculateurs quantiques. Le premier processeur quantique est créé en 2009 à l'université Yale : il comporte deux qubits composés chacun d'un milliard d'atomes d'aluminium posés sur un support supraconducteur.
Ce domaine est soutenu financièrement par plusieurs organisations, entreprises ou gouvernements en raison de l'importance de l'enjeu : au moins un algorithme conçu pour utiliser un circuit quantique, l'algorithme de Shor, rendrait possible de nombreux calculs combinatoires hors de portée d'un ordinateur classique en l'état actuel des connaissances. La possibilité de casser les méthodes cryptographiques classiques est souvent mise en avant.
Source : Wikipedia
Source de l'image : CNRS.fr - Le journal
Un ordinateur classique, a ses limites. Vous pouvez vous même le remarquer : parfois, si on lui demande trop, il peut avoir tendence à planter. Un ordinateur quantique, lui, fonctionne différement. C'est un autre type d'ordinateur, pas comparable aux ordinateurs que nous avons l'habitude d'utiliser au quotidien.
Un ordinateur quantique est l'équivalent des ordinateurs classiques mais qui effectuerait ses calculs en utilisant directement les lois de la physique quantique et, à la base, celle dite de superposition des états quantiques. Alors qu'un ordinateur classique manipule des bits d'information, qui sont soit des 0 soit des 1, un ordinateur quantique utilise des qubits. Ceux-ci sont des généralisations des bits classiques, qui sont en quelque sorte une superposition simultanée de ces deux états, comme peut l'être, par exemple, un état de spin pour un photon ou un électron.
Dans certains cas, un ordinateur quantique peut faire des calculs beaucoup plus rapidement qu'un ordinateur classique. Il faudrait toutefois disposer pour cela d'un très grand nombre de qubits. Or, cela ne va pas de soi. Car plus ce nombre est grand, plus la superposition des états quantiques est instable et peut disparaître avant que le calcul demandé ne soit mené à terme.
Les physiciens savent déjà faire quelques ordinateurs quantiques, mais ceux-ci sont très élémentaires, et beaucoup pensent que seuls des simulateurs quantiques - des calculateurs spécialisés dans la résolution de problèmes bien particuliers et pas des machines de Turing universelles programmables en théorie pour pouvoir effectuer n'importe quel algorithme - seront vraiment en mesure de concurrencer des ordinateurs classiques. La course à ces machines, ordinateurs ou simplement simulateurs quantiques, est lancée de par le monde et fait l'objet d'une compétition entre des grands acteurs de l'informatique comme IBM et Google.
Un ordinateur quantique, comme tout ordinateur, est censé pouvoir être programmable pour exécuter n'importe quel algorithme quantique. Un calculateur quantique ne peut exécuter qu'un seul algorithme ou pour le moins, une classe d'algorithme. On ne peut le programmer pour effectuer n'importe quelle tâche. En outre, s'il est bien exact que certains algorithmes quantiques sont capables, si l'on dispose d'un assez grand nombre de qubits, de battre à plate couture un ordinateur classique, cela ne signifie nullement qu'un ordinateur quantique est systématiquement plus performant qu'un ordinateur classique.
Pire, quand un algorithme quantique semble plus rapide qu'un calcul sur ordinateur classique, il est tout à fait possible que le premier soit finalement un jour battu par le second à la faveur d'un algorithme plus efficace. La supériorité souvent avancée des ordinateurs quantiques pourrait bien être toute relative. De fait, c'est ce qui s'est produit avec un buzz exagéré par beaucoup de médias en ce qui concerne un calculateur quantique, et pas un ordinateur, utilisé par les chercheurs de Google.
Enfin, il y a aussi avec les ordinateurs ou les calculateurs quantiques, le formidable problème de la décohérence quantique, l'influence des perturbations de l'environnement qui dégrade d'autant plus rapidement un calcul quantique qu'il repose sur un nombre de plus en plus élevé de qubits. On ne sait toujours pas s'il est possible de s'en affranchir, même s'il est sans doute possible d'en limiter les effets avec des codes correcteurs d'erreurs quantiques analogues à ceux déjà utilisés avec les ordinateurs classiques. De fait, lors de l'interview qu'il avait accordé à Futura-Sciences, le cosmologiste Max Tegmark, qui s'intéresse à ces ordinateurs, nous avait dit que les experts du domaine qu'il avait consulté ne s'attendaient pas, en général, à la réalisation d'un ordinateur quantique performant avant 2050.
Source : Futura Sciences - L'ordinateur quantique
Source de la vidéo : Et si nous avions des ordinateurs quantiques ?