WTF sont des Qubits? Les on et les zéros de l'informatique quantique sont plusieurs choses à la fois

Les qubits attirent de plus en plus l'attention ces jours-ci. Vous avez peut-être entendu parler d’eux et, si vous l’avez fait, vous savez probablement que quelque chose faire avec des ordinateurs. Ce qu’ils ont à faire avec les ordinateurs est source de confusion. Par conséquent, avant de plonger directement dans l’esprit, discutons de l’idée de l’informatique quantique. En mécanique quantique, les systèmes peuvent présenter des comportements très particuliers. Parmi celles-ci, il y a la superposition, quand une particule est à deux endroits à la fois, et l'enchevêtrement, quand le comportement d'une particule affecte le comportement d'autres particules plus éloignées. Nous ne constatons pas ces phénomènes dans notre vie quotidienne, c’est pourquoi nous ne nous inquiétons pas du fait que le chien assis dans le chat ou l’un d’eux entrent dans un garde-manger trois états plus loin. La manière dont nous construisons les ordinateurs à l’heure actuelle est basée sur des matériaux appelés transistors - des semi-conducteurs qui interagissent avec les signaux électroniques et les amplifient - et qui ne peuvent pas tirer parti des états quantiques. Les ordinateurs quantiques sont différents.

Mais si vous avez construit un ordinateur qui fait traiter directement avec les phénomènes quantiques, vos appareils électroniques pourraient faire des choses incroyables. Ces types d’ordinateurs pourraient fonctionner à des vitesses incroyables; passer au crible des tas de données en quelques secondes seulement. Ce travail consiste essentiellement à transformer la nature des données. Actuellement, les données sont codées en chiffres binaires appelés bits, qui existent simplement sous l'un des deux états seulement. Mais si vous trouviez un moyen de créer des bits quantiques, c’est-à-dire qu’ils existent dans plusieurs états à la fois, il s’agirait plutôt de bits quantiques, ou «qubits».

Un qubit fonctionne spécifiquement en tirant parti de la superposition et en ayant la possibilité d’être non seulement l’un des deux états différents, mais également l’être simultanément. tous les deux États. C’est comme un interrupteur qui est allumé et C'est une métaphore appropriée quand on considère que les qubits sont basés sur des polarisations particulières de photons). C’est étrange pour nous de penser, mais dans le monde de la physique quantique, ce n’est pas du tout étrange.

Les Qubits présentent également un enchevêtrement quantique, car ils peuvent être traités simultanément, ce qui contribue à accélérer les processus pilotés par les données. Un ordinateur en marche peut faire deux choses à la fois ou, plus précisément, exécuter un processus plusieurs fois à la fois.

Supposons, par exemple, que vous disposiez d’un appareil qui parcourt une mine de données - comme les numéros de téléphone de tout le monde dans le monde entier - et qui organise et analyse chaque entrée. Un ordinateur quantique basé sur des qubits pourrait accomplir une telle tâche beaucoup plus rapidement, car les données n’ont pas besoin d’être filtrées une par une. Comme les données peuvent prendre plusieurs états, elles peuvent être traitées beaucoup plus rapidement.

L'informatique quantique est en train de prendre son envol, mais faire fonctionner des qubits a été une tâche beaucoup plus difficile. Il y a eu toute une gamme de succès mesurables au cours de la dernière décennie. En 2013, Google a lancé le laboratoire d'intelligence artificielle Quantum en collaboration avec la NASA et a construit avec succès un ordinateur quantique D-Wave de 512 qubits. Le mois dernier, des chercheurs ont résolu des problèmes entravant le développement des qubits optiques; et d’autres ont dévoilé le test réussi de ce qu’on appelle un «qutrit» - qui peut exister non pas en deux, mais Trois différents états superposés.

Cela aura-t-il un impact sur notre interface avec la technologie du marché de masse? C’est probable, mais l’acquisition de la connaissance a peu d’utilité pratique - au-delà de la compréhension des conséquences de ce qui va arriver dans un avenir pas si lointain.