Contrairement à son homologue classique, un ordinateur quantique utilise des bits quantiques pour calculer. Un bit quantique (qubit) est un système physique qui a deux états distincts notés et
, tout comme un bit classique, mais avec la propriété cruciale que ces deux états peuvent être placés dans une superposition quantique. Dans les années 80, les physiciens ont commencé à se demander ce que l’on pouvait gagner avec cette fonctionnalité intrigante. Ils ont développé le concept d’un ordinateur quantique et se sont rendu compte qu’il pouvait être extrêmement efficace pour résoudre des problèmes de chimie ou certains types de problèmes tels que la factorisation des nombres premiers. Quarante ans plus tard, les ordinateurs quantiques attirent de plus en plus l’attention alors que nous sommes sur le point d’exploiter leur puissance de calcul exponentielle.
Que peut faire un ordinateur quantique
pour vous et votre entreprise?
DÉFI PRINCIPAL
Pourquoi est-ce difficile?
Le principal défi dans la construction d’un ordinateur quantique vient des caractéristiques exotiques de la mécanique quantique qui sont extrêmement sensibles. Elles disparaissent dans un processus connu sous le nom de décohérence en raison d’interactions indésirables avec notre monde classique.
Prenons l’exemple de l’expérience de pensée du chat de Schrödinger: un chat est placé dans une boîte scellée et est donc dans une superposition quantique de vivant et de mort. Lorsque la boîte est ouverte, le chat superposé s’effondre au hasard dans l’un des deux états possibles, mort ou vivant. C’est l’interaction du chat avec notre monde classique qui a détruit l’aspect quantique de l’état du chat.
Construire un ordinateur quantique signifie donc concevoir une boîte isolée dans laquelle nous exécutons des algorithmes quantiques. Mais, pour pouvoir les exécuter, l’ordinateur doit être contrôlable. D’où le principal paradoxe de cette quête extraordinaire: isoler une partie de notre univers tout en le contrôlant en même temps.

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décohérence
Notre Philosophie
La décohérence conduit à des erreurs lors du calcul. Plus précisément, elle change aléatoirement la phase des superpositions quantiques induisant des erreurs appelées inversions de phase. Les bits quantiques souffrent également d’une erreur «classique», le bit-flip qui permute aléatoirement 0 et 1.
Étonnamment, le taux de basculement des bits dans les systèmes quantiques est de plusieurs ordres de grandeur supérieur au cas des systèmes classiques. Il n’y a pas de raison fondamentale à une telle divergence: la seule erreur intrinsèquement liée aux systèmes quantiques est le basculement de phase. Nous avons conçu un bit quantique pionnier, le qubit de chat, qui est probablement aussi insensible aux retournements de bits qu’un bit classique tout en restant à la fois cohérent et contrôlable. De cette façon, seules les inversions de phase doivent être activement corrigées. Ce qubit simplifie donc considérablement la conception de l’ordinateur quantique idéal.
Les qubits de chat ne sont que la pointe de l’iceberg d’une nouvelle génération de bits quantiques, élégamment conçus pour être intrinsèquement résistants aux erreurs et scalable. Même s’ils ne sont peut-être pas la solution miracle, le qubit de chat devrait déjà permettre la conception d’ordinateurs quantiques avec des taux d’erreur si bas que la plupart des applications envisagées seront à notre portée.