En informatique quantique, un qubit ou qu-bit, parfois écrit qbit, est un système quantique à deux niveaux, qui représente la plus petite unité de stockage d'information quantique.
Le qubit à ions piégés correspond à des orientations magnétiques d'ions, généralement de calcium, maintenus sous vide. Il fonctionne lui aussi à très basse température. Un laser sert à la mesure et exploite le phénomène de fluorescence des ions excités par le laser.
Un calculateur quantique (quantum computer en anglais, parfois traduit par processeur quantique, ordinateur quantique ou système informatique quantique) utilise les propriétés quantiques de la matière, telles que la superposition et l'intrication afin d'effectuer des opérations sur des données.
Mesure d'un qubit
Quand un qubit donné par le vecteur d'état quantique [αβ] est mesuré, nous obtenons le résultat 0 avec la probabilité |α|2 et le résultat 1 avec la probabilité |β|2 . Si le résultat est 0 , le nouvel état du qubit est [10] ; si le résultat est 1 , son état est [01] .
Un ordinateur quantique est l'équivalent d'un ordinateur classique, sauf que ses calculs sont effectués à l'échelle atomique. Il se base sur les lois de la physique quantique, qui s'intéresse au comportement de la matière et de la lumière au niveau microscopique.
Des chercheurs de l'Université de sciences et technologie de Chine affirment que leur ordinateur quantique de 66 qubits baptisé Zuchongzhi 2 est 1 million de fois plus rapide que le Sycamore de Google et 10 millions de fois plus rapide que le superordinateur le plus puissant du monde.
En décembre 2019, Google a certes affirmé avoir atteint la suprématie quantique à l'aide d'une machine de 53 qubits, le processeur Sycamore, qui a, selon l'entreprise, été utilisé pour effectuer en un peu plus de trois minutes une opération qui aurait pris 10 000 ans à un ordinateur traditionnel.
théorie physique qui traite du comportement des objets physiques au niveau microscopique [atome, noyau, particules].
La porte CNOT permet d'opérer un NOT sur le second bit quantique d'entrée à condition que le premier bit quantique d'entrée soit égal à ; dans tous les autres cas, le second bit quantique est laissé inchangé. On nomme ainsi le premier bit quantique d'entrée qubit de contrôle. Le second est en général nommé qubit cible.
Qubit : qu'est-ce que c'est ? On nomme qubit (quantum + bit ; prononcer kiou-bite) l'état quantique qui représente l'unité de stockage d'information quantique. Il se compose d'une superposition de deux états de base, par convention notés et .
Le processeur quantique Eagle d'IBM de 127 qubits est le plus puissant au monde. IBM a dévoilé son dernier et plus puissant processeur quantique, qui représente une avancée majeure dans le secteur de l'informatique quantique. Nommé Eagle, le processeur de 127 qubits est le premier de son genre à dépasser les 100 qubit.
La décohérence en est l'obstacle majeur : l'ordinateur quantique, pour calculer de manière bien plus rapide et efficace qu'un ordinateur classique, va utiliser la superposition et l'intrication d'états qui sont beaucoup plus sensibles à l'environnement que les états classiques.
L'un des principaux problèmes auxquels sont confrontés les ordinateurs quantiques est celui de la quantité de puissance de calcul stable nécessaire à l'exécution de certains algorithmes. Une question qui ne sera pas réglée avant quelques années, en raison de l'immaturité relative de la technologie.
La physique quantique est un ensemble de théories physiques nées au XX e siècle, qui décrivent le comportement des atomes et des particules et permettent d'élucider certaines propriétés du rayonnement électromagnétique.
Les ordinateurs classiques traitent de l'information binaire, des 1 et des 0. L'informatique quantique va plus loin, grâce aux qubits, qui peuvent être à la fois 1 et 0. Cette faculté est ce que l'on appelle la superposition, un des avantages premiers de l'informatique quantique.
Les ordinateurs quantiques étant capables de manipuler et de traiter des ensembles de données beaucoup plus importants, les applications d'IA et de machine learning devraient en bénéficier énormément, avec des temps d'apprentissage plus rapides et des algorithmes plus performants.
Des alliances pour lutter contre la concurrence
Un partenariat a par exemple été signé avec les Pays-Bas afin de « renforcer la coopération bilatérale dans les technologies quantiques ». Par le biais de ce partenariat, les deux pays souhaitent, entre autres, développer la recherche et l'emploi dans ce secteur.
L'état quantique des électrons des atomes est entièrement défini par quatre nombres quantiques généralement notés n, ℓ, mℓ et ms, mais chaque système quantique est décrit par un ensemble de nombres quantiques qui lui est propre, de sorte qu'on ne peut dresser de liste exhaustive des nombres quantiques.
Nous pensons ici en particulier à la notion de potentialité qu'on retrouve chez l'un des pères fondateurs de la physique quantique, Werner Heisenberg.
L'une des solutions pour créer un qubit consiste à élaborer un "point quantique" qui est fondamentalement un électron piégé dans une cage d'atomes, performance technique qui est aujourd'hui accessible aux laboratoires de Bell ou d'IBM par exemple qui peuvent manipuler des atomes individuellement.
1900 Max Planck et l'hypothèse des quantas
C'est cette découverte qui va scinder le monde de la physique en deux parties : la physique classique et la physique quantique. Max Planck est un physicien allemande qui fut récompensé par un prix Nobel en 1918 pour ses travaux sur la théorie des quanta.
Les chercheurs ont commencé à développer des algorithmes d'inspiration quantique dans un environnement urbain simulé, dans le but de réduire les embouteillages. Selon les derniers résultats de l'expérience, l'approche pourrait faire baisser les temps d'attente dans le trafic jusqu'à 20 %.