Les ordinateurs des dernières décennies se sont développés très rapidement. En fait, sur la mémoire d'une génération, ils sont passés d'un tube encombrant, occupant d'immenses pièces à des tablettes miniatures. La mémoire et la vitesse ont augmenté rapidement. Mais le moment est venu où des tâches apparues qui étaient au-delà du pouvoir des ordinateurs modernes, même super-pouvoir.
Qu'est-ce qu'un ordinateur quantique?
L'émergence de nouvelles tâches qui échappent au contrôle des ordinateurs ordinaires a forcé la recherche de nouvelles opportunités. Et, comme une alternative aux ordinateurs conventionnels, le quantum est apparu. Un ordinateur quantique est une technique informatique, base de l'action, basée sur les éléments de la mécanique quantique. Les principales dispositions de la mécanique quantique ont été formulées au début du siècle dernier. Son apparition a permis de résoudre de nombreux problèmes de physique qui n'ont pas trouvé de solution en physique classique.
Bien que la théorie des quanta compte déjà le deuxième siècle, elle ne reste compréhensible qu'à un cercle restreint de spécialistes. Mais il existe des résultats réels de la mécanique quantique, à laquelle nous sommes déjà habitués - la technologie laser, la tomographie. Et à la fin du siècle dernier, la théorie du calcul quantique a été développée par le physicien soviétique Yu. Manin. Cinq ans plus tard, David Deutsch a dévoilé l'idée d'une machine quantique.
Y a-t-il un ordinateur quantique?
Mais l'incarnation des idées n'était pas si simple. Périodiquement, il y a des rapports qu'un autre ordinateur quantique a été créé. Le développement de cette technologie informatique est travaillé par des géants dans le domaine de la technologie de l'information:
- D-Wave est une entreprise canadienne qui a été la première à lancer la production d'ordinateurs quantiques en fonctionnement. Néanmoins, les spécialistes se demandent si ces ordinateurs sont vraiment des ordinateurs quantiques et quels sont leurs avantages.
- IBM - créé un ordinateur quantique, et l'a ouvert aux utilisateurs d'Internet pour des expériences avec des algorithmes quantiques. En 2025, l'entreprise prévoit de créer un modèle capable de résoudre des problèmes déjà pratiques.
- Google - a annoncé la sortie cette année d'un ordinateur capable de prouver la supériorité des ordinateurs quantiques sur les ordinateurs conventionnels.
- En mai 2017, des scientifiques chinois à Shanghai ont déclaré que l'ordinateur quantique le plus puissant du monde avait été créé, surpassant de 24 fois les analogues de la fréquence du traitement du signal.
- En juillet 2017, à la Conférence de Moscou sur les technologies quantiques, il a été annoncé qu'un ordinateur quantique de 51 qubits avait été créé.
Quelle est la différence entre un ordinateur quantique et un ordinateur ordinaire?
La différence fondamentale d'un ordinateur quantique dans l'approche du processus de calcul.
- Dans un processeur conventionnel, tous les calculs sont basés sur des bits qui existent dans deux états 1 ou 0. Autrement dit, tout le travail est réduit à l'analyse d'une énorme quantité de données pour la conformité avec des conditions spécifiées. L'ordinateur quantique est basé sur des qubits (bits quantiques). Leur caractéristique est la possibilité d'être dans l'état 1, 0, et simultanément 1 et 0.
- Les capacités d'un ordinateur quantique sont considérablement augmentées, puisqu'il n'est pas nécessaire de rechercher la bonne réponse parmi l'ensemble. Dans ce cas, la réponse est choisie parmi les variantes déjà disponibles avec une certaine probabilité de correspondance.
À quoi sert un ordinateur quantique?
Le principe d'un ordinateur quantique, construit sur le choix d'une solution avec une probabilité suffisante et la capacité de trouver une telle solution plusieurs fois plus vite que les ordinateurs modernes, détermine le but de son utilisation. Tout d'abord, l'émergence de ce type de technologie informatique inquiète les cryptographes. Cela est dû à la capacité d'un ordinateur quantique à calculer facilement les mots de passe. Ainsi, l'ordinateur quantique le plus puissant, créé par des scientifiques russo-américains, est capable d'obtenir des clés pour les systèmes de cryptage existants.
Il y a aussi des tâches appliquées plus utiles aux ordinateurs quantiques, liées au comportement des particules élémentaires, à la génétique, aux soins de santé, aux marchés financiers, à la protection des réseaux contre les virus, à l'intelligence artificielle et bien d'autres.
Comment est organisé un ordinateur quantique?
La construction d'un ordinateur quantique est basée sur l'utilisation de qubits. Comme performance physique des qubits actuellement utilisés:
- des anneaux de supraconducteurs avec des cavaliers, avec un courant multidirectionnel;
- atomes individuels, sous l'influence de rayons laser;
- les ions;
- des photons;
- Des variantes de l'utilisation de nanocristaux de semi-conducteurs sont en cours de développement.
Ordinateur Quantum - le principe de fonctionnement
S'il y a une certitude avec un ordinateur classique dans le travail, alors la question du fonctionnement d'un ordinateur quantique est difficile à répondre. La description du fonctionnement d'un ordinateur quantique est basée sur deux phrases incompréhensibles:
- le principe de superposition est une question de qubits capables d'être simultanément dans les positions 1 et 0. Cela permet de faire plusieurs calculs simultanément, plutôt que de trier les options, ce qui donne un gros gain de temps;
- L'intrication quantique est un phénomène noté par A. Einstein, qui est l'interconnexion de deux particules. En termes simples, si l'une des particules a une hélicité positive, alors la seconde prend instantanément une hélicité positive. Cette relation se produit quelle que soit la distance.
Qui a inventé l'ordinateur quantique?
La base de la mécanique quantique a été exposée au tout début du siècle dernier, comme une hypothèse. Son développement est connecté avec des physiciens brillants tels que Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. En 1980, Antonov a proposé l'idée de la possibilité du calcul quantique. Et un an plus tard, Richard Feyneman a théoriquement modélisé le premier ordinateur quantique.
Maintenant, la création d'ordinateurs quantiques dans la phase de développement et même difficile d'imaginer ce que peut faire un ordinateur quantique. Mais il est tout à fait clair que maitriser cette direction amènera de nombreuses découvertes dans tous les domaines de la science, nous permettra de regarder dans le monde micro et macro, d'en apprendre plus sur la nature de l'esprit, la génétique.