Les ordinateurs quantiques

Un ordinateur classique utilise des circuits électroniques intégrant des transistors, des résistances et des condensateurs, mais il existe d’autres sortes d’ordinateurs.

Ce type de circuit travaille en binaire, un élément ne trouvant jamais que dans l’un des deux états possibles. Le courant électrique passe ou ne passe pas. L’ordinateur quantique, lui, fonctionne sur un autre principe : il n’a pas deux états possibles… mais une infinité…

La réalisation reste difficile à maîtriser, parce que les technologies quantiques exploitent les propriétés surprenantes de la matière à l’échelle de l’infiniment petit (atome, ion, photon, électron…). Or ce dernier est très difficile à manipuler, explique Marko Erman, vice-président chargé de la science au sein de Thales. Le défi de la quantique, « c’est d’arriver à faire un pont entre le monde de l’infiniment petit et notre monde physique. On a désormais les technologies qui nous permettent de le faire », et « on est aujourd’hui à une étape où les manipulations de labo sont en train de basculer vers les prototypes », résume-t-il.

En outre, beaucoup d’analystes soulignent que la loi de Moore, qui régit les progrès de l’informatique depuis près d’un demi-siècle et prévoit un doublement du nombre de transistors sur une même puce tous les deux ans, va également se heurter à la barrière économique des rendements décroissants.

Une autre étape décisive vient d’être franchie : une équipe de l’Université Stanford, en Californie, est en effet parvenue à mettre au point le premier ordinateur basique utilisant des nanotubes de carbone. La machine, d’à peine quelques millimètres, est certes très rudimentaire, mais elle ouvre une nouvelle voie prometteuse.

Chez le géant informatique français Atos, un des acteurs mondiaux du supercalculateur, le directeur général Elie Girard estime lui aussi que les technologies quantiques sont au bord d’une entrée dans le monde industriel. Atos espère commercialiser ses premiers « accélérateurs quantiques » (où un module quantique est ajouté à un supercalculateur classique pour démultiplier la puissance sur certains types de calcul) « d’ici 2022-23 », a-t-il indiqué à l’AFP. « Et dans les années suivantes, on va augmenter la puissance » de ces accélérateurs. « Je pense qu’à l’horizon » du plan de cinq ans dévoilé par Emmanuel Macron, « on a une chance d’atteindre la supériorité quantique », c’est-à-dire « résoudre des problèmes que le plus puissant des ordinateurs classiques ne nous permet pas de résoudre », estime-t-il.

Le monde quantique est fascinant : à cette échelle, par exemple, les objets peuvent se trouver simultanément dans plusieurs états exploitant ce principe, un ordinateur quantique aurait des possibilités bien plus vastes qu’un modèle classique.
On est actuellement capable de fabriquer des circuits de dimensions de l’ordre de l’angström, en gardant cette cohérence de phase stable. Mais lorsque l’on tente d’agrandir ces circuits pour en
faire des calculateurs, ils perdent leur cohérence de phase et par la même occasion leur capacité à traiter des calculs de façon quantique.

En résumé

On voit donc qu’à terme, va émerger une informatique radicalement nouvelle qui va combiner trois révolutions technologiques et conceptuelles : la première sera celle du changement du substrat et du passage à des nanomatériaux issus du carbone. La seconde se caractérise par l’utilisation croissante des photons et de la lumière dans la production et la transmission d’informations. Enfin, la troisième, qui utilisera toutes les potentialités des deux premières, concerne la maîtrise et l’utilisation des étranges propriétés quantiques de la matière, ce qui permettra d’atteindre des puissances de calcul défiant l’imagination.