Les défis de l'ordinateur quantique. Projet Enigma: la cryptographie de la seconde guerre mondiale à aujourd'hui. Les codes du futur La cryptographie quantique et les ordinateurs quantiques La cryptographie quantique est fondée non plus sur des notions mathématiques, mais sur l'hypothèse admise en physique que le comportement des photons (les particules élémentaires de lumière) est régi par les lois de la mécanique quantique. Cette théorie physique, élaborée dans la première moitié du xxe siècle, n'a jamais été mise en défaut et semble donc la meilleure base pour fonder une théorie physique ultime de l'information, et de la cryptographie.
La distribution de clefs grâce aux photons polarisés Un photon, d'après les principes généraux de la mécanique quantique, se comporte comme une boîte à deux compartiments: à chaque fois qu'on ouvre l'un d'eux pour prendre connaissance de son contenu, le contenu de l'autre compartiment est irrémédiablement détruit (on ne peut donc connaître que le contenu de l'un des deux compartiments).
Les ordinateurs quantiques mettent en péril toute la cryptographie contemporaine. Information quantique. L'ordinateur quantique de Feynman arrive en chimie. Feynman jouant du bongo. Crédit : Tom Harvey L'ordinateur quantique de Feynman arrive en chimie - 1 Photo Dans un ordinateur classique, la façon dont s’effectuent les calculs, avec des courants d’électrons, n’est pas fondamentalement différente de celle d’un ordinateur qui serait constitué de boules de billard ou d’engrenages. On manipule des bits d’informations selon les lois de la physique classique.
Or, nous le savons depuis plus de 80 ans, le monde est fondamentalement quantique et il repose sur un substratum hors espace et hors temps. Simuler le comportement d’un système quantique par des calculs numériques sur un ordinateur classique est donc forcément limité. Pour tenter de contourner l’obstacle, le grand physicien et prix Nobel de physique Richard Feynman a eu l’idée de faire réaliser des calculs quantiques par les systèmes quantiques eux-mêmes.
On s’aperçut alors que certains calculs étaient plus faciles et plus courts au sein d'ordinateurs quantiques. A voir aussi sur Internet. Des ordinateurs quantiques topologiques avec des fermions de Majorana ? Une micrographie électronique d'un nanofil d'antimoniure d'indium (barre horizontale, au centre) similaire à celui utilisé pour rechercher des fermions de Majorana. © Delft University of Technology Des ordinateurs quantiques topologiques avec des fermions de Majorana ? - 2 Photos À lire, notre dossier sur l'ordinateur quantique Le physicien italien Ettore Majorana partage avec Évariste Galois bien des points communs. Génie précoce né en 1906 et en avance sur son temps de plusieurs décennies, il disparaît mystérieusement en 1938 sans que l’on sache vraiment s’il s’est suicidé ou s’il avait décidé de se retirer du monde comme un Alexandre Grothendieck.
En 1937, Majorana avait publié un article prolongeant la théorie relativiste des électrons de Dirac. Magiquement, cette équation prédisait le spin 1/2 de l’électron ainsi que l’existence de son antiparticule, le positron. Neutrino, matière noire et fermions de Majorana Des qubits quantiques protégés de la décohérence par la topologie. Pourquoi vous devriez vous intéresser à l'informatique quantique. Ordinateur quantique : l'avis de Laurent Saminadayar sur D-Wave Two. Richard Feynman en séminaire au Cern en 1965, juste après avoir reçu son prix Nobel. Il est l'un des pères de la théorie des ordinateurs quantiques. © IOP, Cern Ordinateur quantique : l'avis de Laurent Saminadayar sur D-Wave Two - 5 Photos Après l'annonce de l'ordinateur quantique D-Wave Two par Google et par la Nasa, la question est de savoir si nous sommes vraiment à la veille d'une révolution quantique en informatique.
Nous nous sommes tournés vers Laurent Saminadayar. Professeur à l’université Joseph Fourier, membre de l’Institut universitaire de France, le chercheur est membre de l’équipe cohérence quantique du célèbre Institut Néel de Grenoble. Laurent Saminadayar travaille sur des problèmes de cohérence quantique en physique mésoscopique à l'Institut Néel. © Institut Néel, 2012 Futura-Sciences : Est-il vrai qu’un ordinateur quantique avec suffisamment de qubits peut battre n’importe quel ordinateur classique ?
D-Wave Systems prétend que leur calculateur incorpore 512 qubit. Une étape supplémentaire pour l’ordinateur quantique. Des chercheurs de l’Université de New South Wales (UNSW) ont proposé une nouvelle façon de distinguer les bits quantiques entre eux, en les plaçant seulement à quelques nanomètres d’une puce de silicium, ce qui représente un grand pas en avant vers la construction d’un ordinateur quantique à grande échelle. Les bits quantiques, ou qubits, sont les blocs de construction des ordinateurs quantiques, des appareils ultra-puissants qui offriront des avantages considérables pour résoudre des problèmes complexes.
La professeure Michelle Simmons, directrice de l’équipe de recherche, a déclaré qu’un qubit se basant sur le spin (une propriété d’une particule au même titre que sa masse) d’un électron individuel qui est lui-même lié à un atome de phosphore, au sein d’une puce silicium, parait être l’un des systèmes les plus prometteurs pour la construction d’un ordinateur quantique pratique, en raison de l’utilisation répandue de silicium dans l’industrie de la microélectronique. Nouvelle source de lumière pour les ordinateurs quantiques | STI. Les chercheurs de l'EPFL ont découvert une nouvelle manière d'émettre des photons un par un. Ils ont construit des nanofils semi-conducteurs dotés d' « îlots quantiques » d'une efficacité sans précédent. Une découverte intéressante pour la réalisation des futurs ordinateurs quantiques.
Dans le monde futuriste des ordinateurs quantiques, les données seront traitées et transmises via des lasers. Les propriétés quantiques de la lumière permettront aux machines de disposer d'une puissance de calculs gigantesque, et d'une rapidité d'exécution incroyable (voir encadré). Concrètement, cependant, beaucoup de travail reste à faire. Afin d'exploiter le potentiel « quantique » de la lumière, il est par exemple nécessaire de pouvoir facilement émettre des photons un à un.
Les vertus cachées des nanofils D'un diamètre de l'ordre du millionième de millimètre (20 à 100 nanomètres), les nanofils sont très efficaces pour absorber la lumière et la manipuler. Texte: Laure-Anne Pessina. Ordinateur quantique et décohérence : la piste d'un colorant bleu. Une vue d’artiste de molécules de phtalocyanine de cuivre sur un substrat en plastique souple. Elles forment un réseau régulier avec, à l'arrière-plan, des franges obtenues par microscopie électronique à transmission.
Les flèches indiquent la superposition des états quantiques, avec des qubits associés aux spins des électrons des atomes de cuivre au centre de chaque molécule. On a découvert que l'on pouvait de cette façon obtenir des temps de décohérence longs. Cela permettrait peut-être de réaliser un jour des ordinateurs quantiques performants. © Phil Bushell, Sandrine Heutz, Gabriel Aeppli, James Gilchrist Ordinateur quantique et décohérence : la piste d'un colorant bleu - 2 Photos Les ordinateurs d’Alan Turing et John von Neumann ont profondément changé notre vie et le cours de l’histoire de l’humanité. Mais il s’agit encore de calculateurs manipulant des bits d’information selon des processus de calcul classique.
Une superposition quantique problématique A voir aussi sur Internet. Ordinateur quantique : un temps de décohérence record de 39 minutes. Le prix Nobel de physique Richard Feynman s'est intéressé à la réalisation d'ordinateurs quantiques au début des années 1980. Il est considéré comme un des pionniers de ce domaine. © Tamiko Thiel, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0 Ordinateur quantique : un temps de décohérence record de 39 minutes - 1 Photo Les ordinateurs classiques, basés sur les travaux d'Alan Turing, effectuent leurs calculs à l’aide de bits d’informations selon les règles de la physique classique. L’état élémentaire d’un circuit portant un bit d'information y est soit 0 soit 1. La raison en est que des objets de grande taille, bien qu’ultimement soumis aux lois de la physique quantique gouvernant leurs atomes, se comportent comme des objets qui ne sont plus quantiques.
Le verrou de la décohérence pour les ordinateurs quantiques Pour réaliser un ordinateur quantique surpassant un ordinateur classique, il faut en effet disposer d’un grand nombre de qubits. Le problème est similaire avec des qubits. Sur le même sujet. La clef de l'ordinateur quantique. Wheeler's «it from bit» Lier et délier. Matthieu 16:19 Je te donnerai les clés du royaume des cieux, ce que tu lieras sur la terre sera lié dans les cieux, et ce que tu délieras sur la terre sera délié dans les cieux. Matthieu 18:18 Je vous le dis en vérité, tout ce que vous lierez sur la terre sera lié dans le ciel, et tout ce que vous délierez sur la terre sera délié dans le ciel. Empilement compact L'empilement compact est la manière d'agencer des sphères dans l'espace afin d'avoir la plus grande densité de sphères, sans que celles-ci ne se recouvrent. C'est un problème que l'on se pose en général en géométrie euclidienne dans l'espace à trois dimensions, mais on peut aussi le généraliser au plan euclidien (les « sphères » étant alors des cercles), dans un espace euclidien à dimensions ( ), avec des hypersphères, ou dans un espace non euclidien.
Thèse de Church et calcul quantique Propriétés conjointes Ω = √√ ((√ρm) ^ (√ρm)) Dr. Google s'est payé un ordinateur quantique (qui fonctionne) L'ordinateur quantique constitue sans aucun doute l'avenir de l'informatique moderne. Il y a un an, IBM se disait à l'aube d'une offre commerciale, même si la technologie nécessite encore quelques années de travail. Mais Google n'a pas voulu attendre si longtemps, et a décidé de se lancer dans la course... à domicile. Avec l'ordinateur quantique, ne pensez plus « bits », mais « Qubits » ! Les 1 et les 0, c'est déjà « tellement 20ième sicèle » ! Avec ce type de machine, le nombre d'états n'est plus limité par ces deux valeurs, ce qui permet -sur le papier- de multiplier très largement la puissance de calcul des ordinateurs. Outre la puissance brute, ce sont surtout les applications qui en découlent qui intéressent les scientifiques : casser des clefs de cryptage en quelques secondes, simuler des environnement complexes (impossibles à ce jour), mieux comprendre l'univers...
Google s'est donc tourné vers la NASA, avec qui la firme monté un petit laboratoire expérimental. Via. Faut-il avoir peur de l’ordinateur quantique construit par la NSA ? - France. David Deutsch – On Artificial Intelligence. It is uncontroversial that the human brain has capabilities that are, in some respects, far superior to those of all other known objects in the cosmos. It is the only kind of object capable of understanding that the cosmos is even there, or why there are infinitely many prime numbers, or that apples fall because of the curvature of space-time, or that obeying its own inborn instincts can be morally wrong, or that it itself exists. Nor are its unique abilities confined to such cerebral matters. The cold, physical fact is that it is the only kind of object that can propel itself into space and back without harm, or predict and prevent a meteor strike on itself, or cool objects to a billionth of a degree above absolute zero, or detect others of its kind across galactic distances.
But no brain on Earth is yet close to knowing what brains do in order to achieve any of that functionality. Why? Despite this long record of failure, AGI must be possible. Turing fully understood universality.