Qu’est-ce qu’un ordinateur quantique?

Publié le vendredi 16 novembre 2018

Le fonctionnement des ordinateurs quantiques est difficile à expliquer, puisque ces machines traitent l’information à l’échelle des particules élémentaires, comme les protons et les électrons, où les lois de la physique sont différentes des nôtres. Photo : La Presse canadienne / Seth Wenig

Les États-Unis et la Chine sont engagés dans une course effrénée pour maîtriser une technologie qui a tout de futuriste : l’informatique quantique. Mais pendant que les chercheurs s’activent, la très forte majorité des gens se demande encore ce qu’est un ordinateur quantique. Nous avons posé la question à Alexandre Blais, le directeur scientifique de l’Institut quantique de l’Université de Sherbrooke et sa réponse a été bien plus claire qu’on l’aurait cru.

En quelques mots, un ordinateur quantique, c’est un appareil d’une puissance infiniment supérieure aux ordinateurs actuels – classiques, pour reprendre le vocabulaire de M. Blais.

Il est toutefois très difficile d’expliquer comment les ordinateurs quantiques arrivent à atteindre cette puissance.

« Ce que la physique quantique nous apprend, c’est que dans le domaine de l’infiniment petit, les lois de la logique ne sont simplement pas celles qui s’appliquent dans notre monde à nous. C’est exactement pour ça que c’est difficile de comprendre ou d’expliquer la mécanique quantique avec notre langage. La langue qui explique la mécanique quantique, ce n’est pas le français, l’anglais ou l’allemand, ce sont les mathématiques. »

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.

Un engouement palpable

« On en entend de plus en plus parler parce que la recherche avance, et elle avance rapidement. Il y a quelques années, on se demandait si ça serait possible de construire un ordinateur quantique un jour. Aujourd’hui, on se demande plutôt quand et où ça va arriver. »

L’engouement pour l’informatique quantique s’explique donc par des percées récentes qui laissent entrevoir un potentiel immense pour cette technologie. En effet, comme le souligne Alexandre Blais, les ordinateurs classiques contiennent des systèmes qui fonctionnent grâce à la mécanique quantique. Ces systèmes n’occupent toutefois qu’une petite place dans nos ordinateurs.

« Au coeur de nos ordinateurs, il y a de la mécanique quantique. Ce qu’on est en train de comprendre, c’est qu’on n’a vu ou exploité que la pointe l’iceberg quantique, d’une certaine façon. On a maintenant compris qu’on peut concevoir des méthodes de calculs bien plus puissantes. »

Pas de téléphones quantiques

Lorsque les scientifiques seront parvenus à maîtriser cette technologie et à la démocratiser, l’humanité aura soudainement accès à des appareils d’une puissance des millions de fois supérieure à celle des ordinateurs classiques. Mais cela ne signifie pas que tout le monde se promènera avec un téléphone quantique dans ses poches, affirme Alexandre Blais.

Le potentiel de ces appareils pour le grand public se trouverait davantage dans l’infonuagique, estime M. Blais, tout en admettant qu’il est hasardeux de s’avancer sur de telles prédictions à ce moment-ci. Ce spécialiste croit qu’il est réaliste de croire que nos appareils classiques pourraient se servir de la puissance de calcul des ordinateurs quantiques à distance, en leur demandant d’effectuer des calculs complexes par le biais d’Internet.

Des milliers de personnes pourraient donc se partager un seul ordinateur quantique mis à leur disposition sur le web par de grandes entreprises comme Google, Facebook ou Apple. Cela permettrait de rendre ces ordinateurs plus accessibles, puisqu’il faut compter environ un million de dollars aujourd’hui pour se procurer tout l’équipement nécessaire à en faire fonctionner un… et qu’ils occupent une pièce entière.
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