Notre monde est régi par la physique classique, où un film est soit en lecture soit en pause, une pièce tombe sur pile ou face, et un chat est soit vivant soit mort. La physique classique est ce que nous expérimentons dans notre vie quotidienne. En se basant sur la trajectoire et la vitesse d’une balle que vous avez lancée, il est assez facile de prédire avec une certitude raisonnable où la balle atterrira - selon vos compétences de visée, elle peut ne pas atterrir là où vous le souhaitiez, bien sûr, mais une fois qu’elle a quitté votre main, vous pouvez alors déduire sa direction. Il n’y a aucune chance qu’elle atterrisse à vos pieds, par exemple, si vous l’avez lancée avec suffisamment de force.
Cependant, si vous pouviez rétrécir - et je veux dire vraiment rétrécir - vous découvririez rapidement que les lois qui régissent le monde subatomique sont très différentes de ce que nous expérimentons à l’échelle macroscopique. Là-bas, lancer une balle aurait un résultat totallement différent.
Le monde subatomique est le domaine de la physique quantique, où les résultats sont régis par des probabilités.1 Des résultats qui n’auraient pas été probables dans le contexte classique deviendraient soudainement possibles. La balle pourrait très bien atterrir à vos pieds, peu importe la force avec laquelle vous la lancez ! Vous et la balle seriez des particules subatomiques, comme des électrons, et donc régis par les lois de la physique quantique.
Ce qui rend la physique quantique si bizarre et, d’une certaine manière, contre-intuitive, c’est qu’il existe certains phénomènes quantiques qui n’ont pas d’équivalent en physique classique. Les particules quantiques peuvent être dans une superposition de plusieurs états, elles peuvent être intriquées, et il y a des incertitudes associées à leurs comportements. Il n’y a aucun phénomène dans notre monde classique qui soit similaire à l’une ou l’autre de ces propriétés !
Les propriétés extraordinaires et contre-intuitives des particules quantiques peuvent être exploitées pour le calcul d’une manière que les appareils numériques que nous utilisons quotidiennement, ou “ordinateurs classiques”, ne peuvent tout simplement pas reproduire. Nous appelons cela l’informatique quantique.
L’informatique quantique diffère des systèmes informatiques classiques en raison de la manière dont elle utilise les lois fondamentales de la nature.
Et cette différence recèle un potentiel énorme : on pense généralement que les prochains ordinateurs quantiques qui seraient parfaitement fonctionnels pourraient être capables de résoudre certains problèmes que même les superordinateurs les plus puissants d’aujourd’hui ne peuvent pas traiter. Il s’agirait de problèmes comme la gestion de quantités monumentales de données, la simulation de molécules complexes pour découvrir de nouveaux médicaments, matériaux et processus chimiques, et la factorisation en nombres premiers de très grands nombres.
Nous sommes encore loin d’atteindre cet ordinateur quantique idéal qui fonctionnerait parfaitement et de voir ce potentiel se réaliser ; il y a un certain nombre d’obstacles matériels à surmonter. Mais des ordinateurs quantiques imparfaits existent déjà aujourd’hui, certains étant même accessibles au public via le cloud, et les chercheurs comme les professionnels de l’industrie travaillent pour identifier des applications utiles à ces outils, et faire évoluer le matériel à court terme.
À ce stade, il est important de noter que les ordinateurs quantiques ne remplaceront pas nos ordinateurs classiques ; ils ne feront que les compléter en étendant le domaine des possibilités de calcul.
Nous n’avons pas besoin d’ordinateurs quantiques pour binge-watch des séries télé, car nous pouvons le faire parfaitement avec nos propres appareils. Nous en avons besoin pour les choses que les ordinateurs classiques ne font pas très bien !
Les histoires qui suivent illustrent divers phénomènes quantiques importants et la façon dont ils sont utilisés pour l’informatique quantique.
Aventurons-nous ensemble à Whiskerton, maintenant, voulez-vous ?
Chapitre 2 - Histoire - La Fête de Schrödinger
Bien que la physique quantique soit prédominante au niveau subatomique et microscopique, certains processus affichent des effets quantiques même au niveau macroscopique. Mais il ne s’agit pas vraiment de choses que nous rencontrons dans notre vie quotidienne. ↩