La suprématie quantique expliquée

Dans notre expérience quotidienne, le monde est 100 % mesurable, déterministe et indépendant de l’observateur. Le verre est soit sur la table dans un état intact, soit sur le sol dans un état brisé, peu importe le moment ou même si vous le mesurez ou l'observez. Les trois billes de votre sac sont définitivement colorées en rouge, vert et bleu, et peu importe la façon dont vous secouez ce sac ou pendant combien de temps, la bille rouge reste rouge, la bille verte reste verte et la bille bleue reste bleue. Et si vous regardez ce quartier qui est tombé d'une manière ou d'une autre sur votre table de nuit il y a longtemps, il se comportera toujours comme si « pile » ou « pile » était tourné vers le haut, jamais comme s'il s'agissait d'une moitié de tête et d'une moitié de queue, simultanément, à la fois. .

Mais dans l’Univers quantique, ce n’est pas nécessairement le cas. Un atome radioactif qui reste inobservé existera dans une superposition d’états « décomposés » et « non décomposés » jusqu’à ce que cette mesure critique soit effectuée. Les trois quarks de valence qui composent votre proton peuvent tous avoir une couleur définitive à chaque fois que vous les mesurez, mais il est garanti que la couleur exacte que vous observez ne sera pas constante dans le temps. Et si vous projetez plusieurs électrons, un à la fois, à travers une double fente et que vous ne mesurez pas par quelle fente ils passent, le motif que vous voyez indiquera que chaque électron a traversé les deux fentes simultanément.

Cette différence entre les systèmes classiques et quantiques a donné lieu à des révolutions scientifiques et technologiques. L'informatique quantique est un domaine qui commence tout juste à émerger, porteur de la notion fascinante de suprématie quantique, mais engendrant également une large série d'affirmations douteuses et de désinformation. Voici une explication sur la suprématie quantique et l'état actuel des ordinateurs quantiques pour vous aider à séparer les faits de la fiction.

Commençons par une idée que vous connaissez probablement : la notion d'ordinateur de tous les jours, également appelé ordinateur classique. Bien que les machines et appareils à calculer existaient depuis longtemps, bien avant le 20e siècle, c'est Alan Turing qui nous a donné l'idée moderne d'un ordinateur classique sous la forme de ce que l'on appelle aujourd'hui une machine de Turing.

La version simple d'une machine de Turing est que vous pouvez coder n'importe quel type d'information en bits : ou en composants binaires (avec seulement deux options) qui, par exemple, pourraient être représentés par des 0 et des 1. Vous pouvez ensuite appliquer une série d'opérations successives à ces bits (par exemple, des opérations telles que « ET », « OU », « NON » et bien d'autres) dans le bon ordre pour effectuer toute sorte de calcul arbitraire que vous aviez en cours. esprit.

Certains de ces calculs seront faciles à coder et à effectuer par l’ordinateur : ils ne nécessitent qu’un petit nombre de bits, un petit nombre d’opérations et un temps très court pour tous les calculer. D’autres seront difficiles : difficiles à coder, coûteux en calcul pour l’ordinateur et nécessitant potentiellement un grand nombre de bits, un grand nombre d’opérations et de longs temps de calcul. Cependant, quel que soit le calcul souhaité, si vous pouvez concevoir un algorithme ou une méthode permettant d'effectuer avec succès n'importe quelle tâche de calcul, vous pouvez le programmer dans un ordinateur classique. Finalement, avec suffisamment de temps, votre ordinateur terminera le programme et vous fournira les résultats.

Cependant, il existe une différence fondamentale entre ce type d'« ordinateur classique » (qui fonctionne exclusivement avec des bits et des opérations classiques) que nous venons de décrire et un « ordinateur quantique », pour lequel ce dernier était une construction purement théorique pendant de nombreuses décennies. Au lieu des bits normaux, qui sont toujours dans un état connu comme étant « 0 » ou « 1 » sans exception, peu importe comment ou même si vous les mesurez ou non, les ordinateurs quantiques utilisent ce qu'on appelle les qubits, ou les bits quantiques. analogique des bits.

Bien que les qubits puissent prendre les mêmes valeurs que les bits classiques – « 0 » ou « 1 » dans ce cas – ils peuvent également faire des choses comme exister dans un état intermédiaire qui est une superposition de « 0 » et « 1 » simultanément. Ils peuvent être à mi-chemin entre 100 % « 0 » et 100 % « 1 » dans n'importe quel montant qui totalise 100 % au total, et le montant de « 0 » et le montant de « 1 » qu'un qubit possède peuvent changer à la fois en raison d’opérations effectuées sur le qubit et également en raison d’une simple évolution temporelle.