L'informatique quantique expliquée (comme si vous aviez 5 ans)
Le concept de "l'informatique quantique" est récemment devenu viral - grâce à un certain Premier ministre - l'un des nombreux territoires de la science inexplorés par nous peeps non scientifiques.
La raison pour laquelle la plupart d’entre nous n’en ont pas encore entendu parler, alors qu’il existe depuis des décennies, c’est que c'est théorique et ceux qui expérimentaient au début étaient très chut à ce sujet en raison de la nécessité du secret militaire et commercial.
Néanmoins, nous savons maintenant qu’il existe une combinaison de mécanique quantique et d’informatique et que, du coup, c’est l’intérêt de tous. Si vous ne savez pas ce qu'est un ordinateur quantique mais que vous ne voulez pas rester en dehors de la boucle, lisez la suite pour savoir pourquoi il est meilleur que les ordinateurs traditionnels avec lesquels nous travaillons aujourd'hui..
Des ordinateurs traditionnels et des bits
Les ordinateurs sont principalement numériques et électroniques. interagir avec les données représentées en chiffres binaires connu sous le nom de bits (0 et 1). Qu'il s'agisse d'images, de texte, d'audio ou de toute autre donnée, tout est stocké en bits.
Physiquement, les nombres binaires 0 et 1 peuvent être représenté en utilisant une entité à deux états comme une pièce de monnaie (tête et queue) ou un interrupteur (allumé ou éteint). Dans les ordinateurs, les bits sont les présence ou absence de tension (1 ou 0), ou changement ou préservation de la direction magnétique dans des disques durs magnétiques.
Les données sont manipulées en calculant les bits stockés. Le calcul est effectué par des portes logiques qui sont généralement composées de transistors qui contrôlent le passage du signal électronique. S'il permet au signal de passer, c'est le bit 1 et si le signal est coupé, c'est 0.
Les limites des transistors
Avec la taille de puce de plus en plus réduite et le nombre croissant de composants, les appareils électroniques peuvent être équipés de millions de transistors pouvant aller jusqu'à 7 nm (ce qui est 1 000 fois plus petit qu'un globule rouge et seulement 20 fois plus grand que certains atomes).
La taille des transistors peut continuer à diminuer, mais finalement, ils vont atteindre une limite physique où les électrons vont simplement les traverser et il n'y aura pas de contrôle sur le flux de signal électronique.
Pour le besoin toujours croissant de calcul puissant et de petits appareils, une limite de taille sur un composant électronique de base est un frein à la progression. Les scientifiques recherchent de nouvelles façons de prend moins de temps et d'espace pour calculer et stocker des données, et l'un des moyens que nous pouvons utiliser est l'informatique quantique.
Qubits, superposition et enchevêtrement
L'informatique quantique utilise des bits au lieu de bits pour représenter les données. Les Qubits sont représentés par des particules quantiques telles que des électrons et des photons.
Les particules quantiques possèdent des propriétés telles que le spin et la polarisation qui peuvent être utilisées pour représenter des données. Par exemple, un qubit tournant vers le haut peut être 1 et le bas 0.
Mais la puissance de l'informatique quantique vient du fait que, contrairement aux bits qui ont la valeur 1 ou 0, les qubits peuvent être 1 et 0 simultanément, à cause d'une propriété appelée superposition, où les particules quantiques sont dans plusieurs états en même temps.
Cela augmente la puissance de calcul de qubit, car il peut être utilisé à la fois pour 1 et 0 pendant le calcul et à la fin, une fois mesuré, il devient soit 1 ou 0.
La propriété de superposition peut être facilement expliquée par une célèbre expérience de pensée réalisée sur un chat imaginaire par Schrödinger, physicien autrichien.
Dans le monde quantique, il existe aussi une autre propriété qui peut être exploitée en informatique intrication quantique. Il fait référence à propriétés des particules quantiques qui s'emmêlent et devenir dépendants les uns des autres et ne peut donc pas être changé séparément.
Ils agissent comme un seul système avec un état global.
Supposons que 2 qubits soient enchevêtrés. Si l'un des états de qubit est modifié, l'autre change également. Cela conduit à un véritable traitement parallèle ou informatique qui peut réduire considérablement le temps de calcul par rapport aux ordinateurs traditionnels.
Difficultés et utilisations
Les scientifiques et les ingénieurs doivent surmonter de nombreux obstacles pratiques, tels que créer un environnement contrôlé pour les qubits et trouver des moyens de manipuler leurs propriétés, produire un résultat souhaité.
Mais une fois que les ordinateurs quantiques avec une puissance de calcul élevée sont finalement créés, ils peuvent être utilisés pour résoudre des problèmes qui, autrement, prendre très longtemps à compléter par les ordinateurs traditionnels.
Trouver des facteurs premiers de grands nombres, le problème du voyageur de commerce pour un grand nombre de villes et d'autres problèmes similaires nécessite un nombre exponentiel de comparaisons pour obtenir un résultats. En outre, la recherche dans des bases de données colossales est toujours un processus qui prend beaucoup de temps, même pour les ordinateurs numériques actuels..
Ces problèmes peuvent être résolus avec des ordinateurs quantiques, ce qui peut résoudre des problèmes qui peuvent prendre des siècles avec des ordinateurs traditionnels, en quelques minutes.
(H / T: IBM)
