L'informatique quantique

L'informatique des ordinateurs classiques est régie par un courant électrique (tension de valeur 0 ou 1). Ils utilisent des algorithmes, des suites d'instructions permettant de traiter et manipuler les bits avec des portes logiques, qui sont elles-mêmes des opérations élémentaires qui permettent d'agir sur les bits.

Il existe plusieurs principes en mécanique quantique et utilisés pour les ordinateurs quantiques. Le principe d'incertitude par exemple, établi par Werner Heisenberg en 1927, indique que mieux on connaît la vitesse d'une particule, moins sa position est connue. L'intrication quantique, créée par Einstein et Bohr, quant à elle définit le principe de non-localisation ou lorsque 2 photons émis par la même source savent instantanément ce qui arrive à l'autre, même à une grande distance.

Un ordinateur quantique utilise des bits quantiques (aussi notés q-bits) qui obéissent aux lois de la mécanique quantique et notamment au principe de superposition. Le principe de superposition peut-être illustré avec l'expérience du chat de Schrödinger, dont on ne peut estimer s'il est mort ou vivant tant que la boîte où il se trouve n'est pas ouverte. Il est alors considéré comme mort ET vivant, d'où la notion de superposition des états. En informatique quantique, cela signifie que la tension peut avoir l'état 0 ET 1 en même temps.

Tout comme pour un ordinateur normal, il existe des algorithmes de portes, spécifiques à la physique quantique. Le registre de la mémoire se trouve au plus proche du micro-processeur et la base de ce registre enregistre tous les paramètres. Si l'on compare les q-bits aux bits traditionnels, 20 q-bits sont égaux à 1 Mbits et 40 q-bits correspondraient à l'ordinateur classique le plus puissant actuellement. Ces ordinateurs seraient ensuite physiquement incapable de rivaliser avec des ordinateurs quantiques plus grand que 50 q-bits. Mais actuellement, ils ne peuvent pas résoudre tous les problèmes que l'on leurs posent, notamment la décomposition de facteurs premiers (le plus puissant n'a réussi qu'à décomposer le nombre 21). C'est une des contraintes de l'informatique quantique de nos jours, avec le fait que les systèmes formant ces q-bits sont très petits et qu'il en faut un très grand nombre pour former un registre assez grand. Il faut enfin que l'ordinateur soit dans un espace isolé, pour permettre une meilleur stabilité de l'état superposé.