Les ordinateurs quantiques existent déjà, mais bientôt ils seront utiles !

Au départ, les ordinateurs quantiques n'étaient qu'un concept théorique issu de la physique quantique. Dès les années 80, des chercheurs imaginent des algorithmes qui pourraient tirer parti des propriétés de superposition et d'intrication des états quantiques. La notion de qubit c'est à dire d'un élément d'information associé à un état quantique, qui peut faire l'objet d'opérations programmées  est née.

Ce n'est qu'à la fin des années 90 qu'une première paire de qubits  "valide la théorie" en réalisant un premier ensemble d'opérations en profitant d'un instant très court pendant lequel les qubits sont utilisables.... Une des difficultés majeure va-t-être de maintenir le qubit dans un état propice au calcul. Pour cela, sans rentrer dans le détail, il faut le maintenir à une température proche du zéro absolu, le protéger des rayonnements et malgré tout interagir avec lui... Bref, ces ordinateurs sont, pour le moment, des objets bien compliqués comme illustré ci dessous.

Ce sont ces obstacles que les scientifiques, puis les industriels vont résoudre progressivement. Les ordinateurs quantiques s'améliorent (voir cette "timeline du quantum computing"). Ils sont à la fois plus importants (plusieurs dizaines de qubits), ils restent stables plus longtemps (plusieurs dizaines de microsecondes), génèrent moins d'erreurs... Les véritables performances des différents ordinateurs existants sont assez difficiles à benchmarker. Le secret industriel est de mise car les investissements sont très importants.

Aujourd'hui, IBM et Microsoft (au moins) proposent même des ordinateurs quantiques (et/ou des simulateurs) utilisables en ligne. La réalité de leur performances est attestée par des publications scientifiques et par de nombreux travaux académiques. Atos, de son côté, commercialise un simulateur quantique permettant de développer dès aujourd'hui les algorithmes de demain et s'entoure d'un comité scientifique qui apporte un crédit certain aux messages commerciaux. 

Pourtant, pour le moment tout cela ne permet pas encore de résoudre un problème que nos ordinateurs classiques ne sauraient pas résoudre.

Une cinquantaine, peut être cent qubits avec une stabilité suffisante semblent nécessaires pour résoudre des problèmes réellement impossibles à résoudre avec des ordinateurs digitaux... Les chercheurs estiment que d'ici 3 à 5 ans, ces performances devraient être atteintes. Nous sommes donc relativement proches de cette frontière qu'on appelle "Quantum Supremacy", la date à laquelle un champs d'investigation nouveau s'ouvrira pour tous les scientifiques !

Bien entendu, la quantum supremacy ne va pas sonner le glas des ordinateurs digitaux actuels. Ils cohabiteront et collaboreront probablement, chacun restant dans son domaine de prédilection.

A ce stade,  il est utile de dire un mot de la société canadienne D-Wave puisqu'elle dispose dans son catalogue di D-Wave 2000Q qui propose 2000 Qubits. Sans chercher à arbitrer une controverse, je vous renvoie à leur page Wikipedia en français sur laquelle on comprend que les qubits de D-Wave  ne sont pas en mesure de réaliser toutes les opérations des qubits "classiques"  et sont optimisés pour un usage particulier. Cette limitation ne permet, par exemple pas, de traiter le problème de factorisation de grands entiers en nombre premier de façon efficace.

Cet article est le second d'une série d'article sur l'informatique quantique.