Qu'est-ce que l'informatique quantique?
Quantum est le prochain grand saut pour les ordinateurs
L'informatique quantique utilise la mécanique quantique pour traiter de grandes quantités d'informations à des vitesses très élevées. Les ordinateurs quantiques peuvent prendre de quelques minutes à plusieurs heures pour résoudre des problèmes qui prennent des années ou des décennies à résoudre les ordinateurs de bureau.
L'informatique quantique marque le début d'une nouvelle génération de supercalculateurs. Cet ordinateur quantique devrait surpasser les technologies existantes dans des domaines tels que la modélisation, la logistique, l'analyse des tendances, la cryptographie et l'intelligence artificielle.
Les calculs quantiques sont expliqués
L'idée de l'informatique quantique a été introduite pour la première fois au début des années 1980 par Richard Feynman et Yuri Manin. Feynman et Manin pensent que les ordinateurs quantiques peuvent simuler des données d'une manière que les ordinateurs de bureau ne peuvent pas. Ce n'est qu'à la fin des années 1990 que les chercheurs ont créé les premiers ordinateurs quantiques.
- NOTE : Les ordinateurs quantiques utilisent la mécanique quantique telle que la superposition et l'intrication pour effectuer des calculs. La mécanique quantique est une branche de la physique qui étudie les choses très petites, isolées ou froides.
L'unité de traitement de base de l'informatique quantique est le bit ou le qubit quantique. Les Qubits sont générés dans des ordinateurs quantiques en utilisant les propriétés mécaniques quantiques des atomes individuels, des particules subatomiques ou des circuits électriques supraconducteurs.
Les Qubits sont similaires aux bits utilisés par les bureaux en ce sens qu'ils peuvent être dans un état quantique 1 ou 0. Les Qubits sont différents en ce qu'ils peuvent également être dans la superposition des états 1 et 0, ce qui signifie qu'ils peuvent représenter 1 et 0.
Lorsque le qubit est superposé, les deux états quantiques s'additionnent et conduisent à un autre état quantique. La superposition signifie que plusieurs calculs sont traités en même temps. Ainsi, deux qubits peuvent représenter quatre nombres en même temps. Les ordinateurs normaux ne traitent que les bits dans l'un des deux états possibles de 1 ou 0, et les calculs sont traités individuellement.
Les ordinateurs quantiques utilisent également l'intrication pour traiter les qubits. Lorsqu'un qubit est intriqué, l'état du qubit dépend de l'état de l'autre qubit, de sorte qu'un qubit indique l'état du partenaire non observé.
Le processeur quantique est le cœur de l'ordinateur
Faire des qubits est une tâche difficile. Un support gelé est nécessaire pour maintenir le qubit à tout moment. Le matériau supraconducteur nécessaire pour fabriquer des qubits doit être refroidi à zéro absolu (environ moins 272 degrés Celsius). Les qubits doivent également être protégés du bruit de fond pour réduire les erreurs de calcul.
L'intérieur d'un ordinateur quantique ressemble à un élégant lustre en or. Et oui, il est fait d'or véritable. C'est un refroidisseur de dilution qui refroidit la puce quantique afin que l'ordinateur puisse superposer et engager les qubits sans perdre aucune information.
Les ordinateurs quantiques fabriquent ces qubits à partir de n'importe quel matériau possédant des propriétés mécaniques quantiques contrôlables. Les projets de calcul quantique génèrent des qubits de diverses manières, par exemple. B. avec boucle supraconductrice, rotation d'électrons et détection d'impulsions ioniques ou photoniques. Ces qubits n'existent qu'à des températures inférieures au point de congélation, qui est généré dans les réfrigérateurs à dilution.
Langage de programmation de l'informatique quantique
Les algorithmes quantiques analysent les données et proposent des simulations basées sur les données. Cet algorithme est écrit dans un langage de programmation axé sur le quantum. Plusieurs langages quantiques ont été développés par des chercheurs et des entreprises technologiques.
Voici quelques-uns des langages de programmation de l'informatique quantique:
- QISKit: Quantum Information Software Kit d'IBM est une bibliothèque de lots complète pour l'écriture, la simulation et l'exécution de programmes quantiques.
- Q#: le langage de programmation inclus dans le kit de développement Microsoft Quantum. Le kit de développement comprend un simulateur quantique et une bibliothèque d'algorithmes.
- Cirq: langage quantique développé par Google qui utilise des bibliothèques Python pour écrire des schémas et les exécuter sur des ordinateurs et des simulateurs quantiques.
- Forest: un environnement de développement créé par Rigetti Computing qui écrit et exécute des programmes quantiques.
Utilisé pour les calculs quantiques
De véritables ordinateurs quantiques sont devenus disponibles ces dernières années, et plusieurs grandes entreprises technologiques possèdent des ordinateurs quantiques. Certaines de ces sociétés technologiques sont Google, IBM, Intel et Microsoft. Ces leaders technologiques travaillent avec des fabricants, des sociétés de services financiers et des sociétés de biotechnologie pour résoudre divers problèmes.
La disponibilité des services d'informatique quantique et les progrès de la puissance de calcul fournissent aux chercheurs et aux scientifiques de nouveaux outils pour trouver des solutions à des problèmes auparavant insolubles. L'informatique quantique a réduit le temps et les ressources nécessaires pour analyser des quantités incroyables de données, simuler ces données, développer des solutions et développer de nouvelles technologies qui résolvent les problèmes.
Les entreprises et l'industrie utilisent des ordinateurs quantiques pour explorer de nouvelles méthodes commerciales. Voici quelques projets d'informatique quantique dont les entreprises et la société peuvent bénéficier:
- L'industrie aérospatiale utilise des ordinateurs quantiques pour trouver de meilleurs moyens de contrôler les voyages aériens.
- Les intermédiaires financiers et d'investissement s'attendent à utiliser des calculs quantiques pour analyser les risques et les rendements des investissements financiers, optimiser les stratégies de portefeuille et gérer les transitions financières.
- Les fabricants utilisent des ordinateurs quantiques pour améliorer leurs chaînes d'approvisionnement, rendre leurs processus de fabrication plus efficaces et développer de nouveaux produits.
- Les sociétés de biotechnologie recherchent des moyens d'accélérer la découverte de nouveaux médicaments.
Découvrez les ordinateurs quantiques et expérimentez les calculs quantiques
Plusieurs informaticiens ont développé des méthodes de simulation informatique quantique sur des ordinateurs de bureau.
Bon nombre des plus grandes entreprises technologiques au monde offrent des services quantiques. Lorsqu'ils sont combinés avec des postes de travail et des systèmes, ces services quantiques créent un environnement dans lequel le traitement quantique - avec des postes de travail - résout des problèmes complexes.
- IBM fournit à l'environnement IBM Q un accès à plusieurs ordinateurs quantiques simulés et réels que vous pouvez utiliser à partir du cloud.
- Alibaba Cloud fournit une plate-forme cloud pour les ordinateurs quantiques sur laquelle vous pouvez exécuter et tester du code quantique personnalisé.
- Microsoft propose un kit de développement quantique qui comprend le langage de programmation Q #, un simulateur quantique et une bibliothèque pour développer du code prêt à l'emploi.
- Rigetti possède la première plate-forme de cloud quantique, actuellement en version bêta. Votre plateforme a été configurée avec votre SDK Forest.
Quelles Nouvelles sur l'informatique quantique dans le futur?
Son rêve est que les ordinateurs quantiques résolvent des problèmes qui sont actuellement trop volumineux et complexes à résoudre avec le matériel disponible - principalement pour modéliser des environnements et limiter les maladies.
Les ordinateurs de bureau n'ont pas l'espace pour effectuer ces calculs complexes et effectuer cette incroyable analyse de données. Quantum Computing prend les plus grands ensembles de données volumineux et traite ces informations pendant une fraction du temps nécessaire sur un ordinateur de bureau. Les données, qui ont pris plusieurs années à traiter et à analyser, n'ont pris que quelques jours pour l'ordinateur quantique.
L'informatique quantique n'en est qu'à ses débuts, mais elle a le potentiel de résoudre les problèmes les plus complexes du monde à la vitesse de la lumière. On pense que l'échelle de l'informatique quantique et la disponibilité de l'informatique quantique vont augmenter.