Derrière ce terme se cache une avancée technologique importante qui a été annonce en octobre 2019 par les laboratoires de recherche de Google. Pour la première fois un ordinateur quantique a été capable de faire mieux que les meilleurs super ordinateurs du monde en résolvant un problème qu’aucun d’entre eux n’aurait plus résoudre en pratique. Cette étape importante marque la fin d’une course de vitesse entre GOOGLE, IBM, INTEL, MICROSOFT et quelques autres entreprises pour savoir qui le premier arriverait à faire cette démonstration de force.
Mais comment fonctionne un ordinateur quantique et qu’est-ce qui le différencie d’un ordinateur normal ?
Un processeur d’un ordinateur classique manipule les données sous forme de bit (0 et 1), or en mécanique quantique vous le savez peut-être les règles du jeu changent il est possible de réaliser des systèmes physiques qui peuvent être dans ce qu’on appelle un état superposé. On peut utiliser ce principe pour créer ce qu’on appelle des bit quantique ou Q-bit, qui peuvent stocker l’information non pas sous forme soit de 0 ou de 1 mais comme une superposition des deux qui peut avoir des proportions variables.
Précision importante, un Q-bit n’est pas forcément dans un état superposé, il peut très bien être aussi dans un état purement 0 ou purement 1 et on appelle ça des états propres. L’intérêt d’utiliser les Q-bit c’est que ça permet en quelque sorte de manipuler les deux états à la fois et donc de gagner du temps, de faire d’une pierre deux coups. On a envie de penser qu’un ordinateur quantique permet juste d’aller deux fois plus vite, mais imaginons ce qui se passe avec plusieurs Q-bit, d’une façon plus générale si on a n Q-bit on peut s’en servir pour représenter une superposition de deux puissance n états, donc le gain augmente de façon exponentielle avec le nombre de Q-bit.
L’intérêt d’un ordinateur quantique c’est donc la possibilité d’effectuer des calculs beaucoup plus rapidement en bénéficiant d’une forme de parallélisme.
Parmi les algorithmes quantiques très prometteur, il y a celui de Glover qui permettrait d’accélérer la recherche dans des bases de données, ce qui est quand même potentiellement assez utile dans certaines applications. Il y a aussi le fameux algorithme de Shor du nom du mathématicien Peter Shor, qui permet de décomposer un nombre entier en facteur premier. La décomposition d’un nombre en facteur premier c’est un problème qui devient de plus en plus difficile avec un ordinateur ordinaire quand les nombres deviennent très grand et d’ailleurs pas mal de protocoles de sécurité se base sur le fait que si on choisit des nombres suffisamment grand, et bien c’est impossible en pratique de trouver cette décomposition, le souci qu’on pourrait avoir c’est qu’un ordinateur quantique utilisant l’algorithme de Shor pourrait faire ça beaucoup plus vite et donc compromettre la sécurité de pas mal de communication et de transaction aujourd’hui.
Qu’a donc réussi à faire google ?
La première chose qu’il faut dire c’est que les ordinateurs quantiques on sait en faire depuis déjà une vingtaine d’années, c’est uniquement dans les laboratoires de recherche, car la plupart ne peuvent résoudre que des problèmes complètement évidents, par exemple, réussir une décomposition en facteur premier avec l’algorithme de Shor, mais uniquement pour des nombres pas trop grands, le record actuel c’est 4 088 459 qui vaut 2017 * 2027. En 2012 le physicien John Preskill a introduit le terme de suprématie quantique pour designer le jour ou un ordinateur quantique arriverait pour la première fois à résoudre un problème qu’un ordinateur classique ne pourrait pas résoudre et c’est donc cette étape que Google vient visiblement de franchir. Pour atteindre ce résultat google a fabriqué un processeur quantique comportant 53 Q-bit, ce processeur peut donc en principe représenter une superposition de deux puissance 53 états, c’est-à-dire environ dix mille milliards.
Il faut rappeler le problème qu’a résolu le processeur quantique de google, n’est à ce stade qu’un problème relativement inutile et surtout retenez qu’on est encore très loin de pouvoir utiliser un tel processeur quantique pour résoudre des problèmes comme la décomposition en facteur premier. La raison c’est que le processeur quantique de google fait plein d’erreurs.