L'humanité, comme il y a 60 ans, est à nouveau sur le point de réaliser une percée grandiose dans le domaine de la technologies informatiques. Très bientôt, les machines informatiques actuelles seront remplacées par des ordinateurs quantiques.

Où en sont les progrès ?

En 1965, Gordon Moore a déclaré qu'en un an, le nombre de transistors pouvant être montés sur une puce en silicium doublait. Ce rythme de progrès Dernièrement a ralenti et le doublement se produit moins fréquemment - une fois tous les deux ans. Même à ce rythme, les transistors pourront atteindre la taille d’un atome dans un avenir proche. Vient ensuite une ligne qui ne peut être franchie. Du point de vue de la structure physique du transistor, celui-ci ne peut en aucun cas être inférieur aux quantités atomiques. Augmenter la taille des puces ne résout pas le problème. Le fonctionnement des transistors est associé à la libération d'énergie thermique et les processeurs ont besoin d'un système de refroidissement de haute qualité. L'architecture multicœur ne résout pas non plus le problème d'une croissance future. Atteindre le sommet du développement technologique processeurs modernes cela arrivera bientôt.
Les développeurs ont compris ce problème à une époque où les utilisateurs commençaient tout juste à posséder des ordinateurs personnels. En 1980, l'un des fondateurs de la science de l'information quantique, le professeur soviétique Yuri Manin, a formulé l'idée de l'informatique quantique. Un an plus tard, Richard Feyman proposait le premier modèle d'ordinateur doté d'un processeur quantique. La base théorique de ce à quoi devraient ressembler les ordinateurs quantiques a été formulée par Paul Benioff.

Comment fonctionne un ordinateur quantique

Pour comprendre comment ça marche nouveau processeur, vous devez avoir au moins une connaissance superficielle des principes de la mécanique quantique. Il ne sert à rien de donner ici des schémas et des formules mathématiques. Il suffit à l’individu moyen de se familiariser avec les trois particularités de la mécanique quantique :

• L'état ou la position d'une particule n'est déterminé qu'avec un certain degré de probabilité.
• Si une particule peut avoir plusieurs états, alors elle se trouve dans tous les états possibles à la fois. C'est le principe de superposition.
• Le processus de mesure de l’état d’une particule conduit à la disparition de la superposition. Il est caractéristique que les connaissances sur l'état de la particule obtenues par mesure diffèrent de état réel particules avant les mesures.

Du point de vue du bon sens, c'est un non-sens complet. Dans notre monde ordinaire, ces principes peuvent être représentés ainsi : la porte de la pièce est fermée, et en même temps ouverte. Fermé et ouvert en même temps.

C'est la différence frappante entre les calculs. Un processeur classique opère dans ses actions code binaire. Bits d'ordinateur ne peut être que dans un seul état - avoir une valeur logique de 0 ou 1. Les ordinateurs quantiques fonctionnent avec des qubits, qui peuvent avoir une valeur logique de 0, 1, 0 et 1 à la fois. Pour résoudre certains problèmes, ils bénéficieront d’un avantage de plusieurs millions de dollars sur les machines informatiques traditionnelles. Aujourd'hui, il existe déjà des dizaines de descriptions d'algorithmes de travail. Les programmeurs créent un spécial code de programme, qui peut fonctionner selon de nouveaux principes de calcul.

Où le nouvel ordinateur sera-t-il utilisé ?

Une nouvelle approche du processus informatique vous permet de travailler avec d'énormes quantités de données et d'effectuer des opérations de calcul instantanées. Avec l’avènement des premiers ordinateurs, certaines personnes, y compris des responsables gouvernementaux, étaient très sceptiques quant à leur utilisation dans l’économie nationale. Il y a encore aujourd’hui des gens qui doutent de l’importance des ordinateurs d’une génération fondamentalement nouvelle. Pendant très longtemps, les revues techniques ont refusé de publier des articles sur l’informatique quantique, considérant ce domaine comme un stratagème frauduleux courant pour tromper les investisseurs.

Une nouvelle méthode informatique créera les conditions préalables à des découvertes scientifiques grandioses dans toutes les industries. La médecine résoudra de nombreux problèmes, dont un grand nombre se sont accumulés récemment. Il deviendra possible de diagnostiquer le cancer à un stade plus précoce qu’aujourd’hui. L’industrie chimique sera capable de synthétiser des produits aux propriétés uniques.

Une percée dans le domaine de l'astronautique ne se fera pas attendre. Les vols vers d’autres planètes deviendront aussi courants que les déplacements quotidiens en ville. Le potentiel inhérent à l’informatique quantique transformera certainement notre planète au-delà de toute reconnaissance.

Autre trait distinctif Ce que possèdent les ordinateurs quantiques, c'est la capacité de l'informatique quantique à trouver rapidement code requis ou chiffre. Un ordinateur ordinaire exécute une solution d’optimisation mathématique de manière séquentielle, en essayant une option après l’autre. Le concurrent quantique travaille avec l’ensemble des données à la fois, sélectionnant les options les plus appropriées à une vitesse fulgurante et dans un délai sans précédent. Opérations bancaires sera décrypté en un clin d’œil, ce qui est inaccessible aux ordinateurs modernes.

Cependant, le secteur bancaire n'a pas à s'inquiéter : son secret sera sauvegardé par la méthode de cryptage quantique avec un paradoxe de mesure. Lorsque vous essayez d'ouvrir le code, le signal transmis sera déformé. Les informations reçues n’auront aucun sens. Les services secrets, pour qui l’espionnage est une pratique courante, s’intéressent aux possibilités de l’informatique quantique.

Difficultés de conception

La difficulté réside dans la création des conditions dans lesquelles un bit quantique peut rester indéfiniment dans un état de superposition.

Chaque qubit est un microprocesseur qui fonctionne selon les principes de supraconductivité et les lois de la mécanique quantique.

Un certain nombre de conditions uniques sont créées autour des éléments microscopiques d’une machine logique. environnement:

• température 0,02 degrés Kelvin (-269,98 Celsius) ;
• système de protection contre les rayonnements magnétiques et électriques (réduit l'impact de ces facteurs de 50 000 fois) ;
• système d'évacuation de la chaleur et d'amortissement des vibrations ;
• la raréfaction de l'air est 100 milliards de fois inférieure à la pression atmosphérique.

Une légère déviation de l’environnement fait perdre instantanément aux qubits leur état de superposition, entraînant un dysfonctionnement.

En avance sur le reste de la planète

Tout ce qui précède pourrait être attribué à la créativité de l'esprit enfiévré d'un écrivain de science-fiction si Google, en collaboration avec la NASA, n'avait pas acheté l'année dernière à une société de recherche canadienne un ordinateur quantique D-Wave, dont le processeur contient 512 qubits.

Avec son aide, le leader du marché de l'informatique résoudra les problèmes d'apprentissage automatique dans le tri et l'analyse de grandes quantités de données.

Snowden, qui a quitté les États-Unis, a également fait une déclaration révélatrice importante : la NSA envisage également de développer son propre ordinateur quantique.

2014 - le début de l'ère des systèmes D-Wave

L'athlète canadien à succès Geordie Rose, après un accord avec Google et la NASA, a commencé à construire un processeur de 1 000 qubits. Le futur modèle dépassera le premier prototype commercial d'au moins 300 000 fois en termes de vitesse et de volume de calculs. L'ordinateur quantique, illustré ci-dessous, est la première version commerciale au monde d'une technologie informatique fondamentalement nouvelle.

Il a été incité à s'engager dans le développement scientifique par sa connaissance à l'université des travaux de Colin Williams sur l'informatique quantique. Il faut dire que Williams travaille aujourd'hui au sein de la société Rose en tant que chef de projet commercial.

Percée ou canular scientifique

Rose lui-même ne sait pas vraiment ce que sont les ordinateurs quantiques. En dix ans, son équipe est passée de la création d'un processeur à 2 qubits à la première idée commerciale actuelle.

Dès le début de ses recherches, Rose a cherché à créer un processeur avec un nombre minimum de qubits de 1 000. Et il devait absolument avoir une option commerciale - pour vendre et gagner de l'argent.

Beaucoup, connaissant l'obsession et le sens commercial de Rose, tentent de l'accuser de contrefaçon. Apparemment, le processeur le plus ordinaire est présenté comme quantique. Ceci est également facilité par le fait que la nouvelle technologie présente des performances phénoménales lors de l'exécution de certains types de calculs. Sinon, il se comporte comme un ordinateur tout à fait ordinaire, mais très cher.

Quand apparaîtront-ils

Il n'y a pas longtemps à attendre. Un groupe de recherche organisé par les co-acheteurs du prototype rendra compte prochainement des résultats de la recherche sur D-Wave.
Le moment est peut-être bientôt venu où les ordinateurs quantiques révolutionneront notre compréhension du monde qui nous entoure. Et toute l'humanité en ce moment atteindra plus haut niveau son évolution.

Un ordinateur quantique n’est pas seulement un ordinateur de la future génération, c’est bien plus que cela. Non seulement du point de vue de l'utilisation des dernières technologies, mais aussi du point de vue de ses possibilités illimitées, incroyables, fantastiques, capables non seulement de changer le monde des gens, mais même... de créer une réalité différente. .

Comme vous le savez, les ordinateurs modernes utilisent la mémoire représentée en code binaire : 0 et 1. Tout comme en code Morse - point et titre. En utilisant deux caractères, vous pouvez crypter n'importe quelle information en faisant varier leurs combinaisons.

Il existe des milliards de ces bits dans la mémoire d’un ordinateur moderne. Mais chacun d’eux peut être dans l’un des deux états suivants : zéro ou un. Comme une ampoule : allumée ou éteinte.

Un bit quantique (qubit) est le plus petit élément de stockage d’informations dans un ordinateur du futur. L'unité d'information dans un ordinateur quantique peut désormais être non seulement zéro ou un, mais les deux en même temps.

Une cellule effectue deux actions, deux à quatre, quatre à seize, etc. C'est pourquoi les systèmes quantiques peuvent fonctionner deux fois plus vite et avec de plus grandes quantités d'informations que les systèmes modernes.

Pour la première fois, des scientifiques du Centre quantique russe (RCC) et du Laboratoire des métamatériaux supraconducteurs ont « mesuré » un qubit (Q-bit).

D'un point de vue technique, un qubit est un anneau métallique de plusieurs microns de diamètre découpé, déposé sur un semi-conducteur. L'anneau est refroidi à des températures ultra-basses pour devenir un supraconducteur. Supposons que le courant circulant à travers l'anneau va dans le sens des aiguilles d'une montre - c'est 1. Contre - 0. C'est-à-dire deux états ordinaires.

Le rayonnement micro-ondes traversait l’anneau. A la sortie de ce rayonnement de l'anneau, le déphasage du courant a été mesuré. Il s'est avéré que l'ensemble de ce système peut être situé à la fois dans les deux principaux et état mixte : les deux à la fois !!! En science, c’est ce qu’on appelle le principe de superposition.

Une expérience menée par des scientifiques russes (des scientifiques d'autres pays ont réalisé des expériences similaires) a prouvé que le qubit a droit à la vie. La création du qubit a donné naissance à l’idée et a rapproché les scientifiques du rêve de créer un ordinateur quantique optique. Il ne reste plus qu'à le concevoir et à le créer. Mais tout n’est pas si simple…

Difficultés et problèmes dans la création d'un ordinateur quantique

Si, par exemple, un ordinateur moderne doit calculer un milliard d’options, il doit alors « faire défiler » un milliard de cycles similaires. Un ordinateur quantique a différence fondamentale, il peut calculer toutes ces options simultanément.
L’un des grands principes sur lesquels fonctionnera un ordinateur quantique est le principe de superposition, et on ne peut l’appeler que magique !
Cela signifie qu’une même personne peut se trouver à différents endroits en même temps. Les physiciens plaisantent : « Si ça ne vous choque pas théorie des quanta, alors tu ne l’as pas comprise.

L’apparence des ordinateurs quantiques créés aujourd’hui est étonnamment différente des ordinateurs classiques. Ils ressemblent encore... à un clair de lune :

Une telle conception, composée de pièces en cuivre et en or, de serpentins de refroidissement et d'autres pièces caractéristiques, ne convient bien sûr pas à ses créateurs. L’une des tâches principales des scientifiques est de le rendre compact et bon marché. Pour que cela se produise, plusieurs problèmes doivent être résolus.

Premier problème - instabilité des superpositions

Toutes ces superpositions quantiques sont très « douces ». Dès que vous commencez à les regarder, dès qu'ils commencent à interagir avec d'autres objets, ils sont immédiatement détruits. Ils deviennent pour ainsi dire classiques. C’est l’un des problèmes les plus importants lors de la création d’un ordinateur quantique.

Deuxième problème : un refroidissement important est requis

Le deuxième obstacle est de parvenir fonctionnement stable ordinateur quantique. sous la forme actuelle, il nécessite un fort refroidissement. Fort, c'est la création d'équipements dans lesquels la température est maintenue proche du zéro absolu - moins 273 degrés Celsius ! Par conséquent, les prototypes de tels ordinateurs, avec leurs installations à vide cryogénique, semblent désormais très encombrants :

Cependant, les scientifiques sont convaincus que bientôt tout problèmes techniques sera résolu et un jour, des ordinateurs quantiques dotés d’une énorme puissance de calcul remplaceront les ordinateurs modernes.

Quelques solutions techniques pour résoudre les problèmes

À ce jour, les scientifiques ont trouvé un certain nombre de solutions significatives pour résoudre les problèmes ci-dessus. Ces découvertes technologiques, fruit d’un travail complexe et parfois long et intense des scientifiques, méritent tout le respect.

La meilleure façon d'améliorer les performances des qubits... les diamants

Tout ressemble beaucoup à la célèbre chanson sur les filles et les diamants. La principale chose sur laquelle les scientifiques travaillent actuellement est d'augmenter durée de vie qubit, ainsi que « faire » fonctionner un ordinateur quantique à températures normales . Oui, la communication entre ordinateurs quantiques nécessite des diamants ! Pour tout cela, il a fallu créer et utiliser des diamants artificiels d’une transparence extrêmement élevée. Avec leur aide, ils ont pu prolonger la durée de vie d’un qubit à deux secondes. Ces modestes réalisations : deux secondes de vie de qubit et un fonctionnement de l'ordinateur à température ambiante, constituent en réalité une révolution scientifique.

L'essence de l'expérience du scientifique français Serge Haroche repose sur le fait qu'il a pu montrer au monde entier que la lumière (un flux quantique de photons) passant entre deux miroirs spécialement créés par lui ne perd pas son état quantique.

En forçant la lumière à parcourir 40 000 km entre ces miroirs, il a déterminé que tout se passait sans perdre son état quantique. La lumière est composée de photons et jusqu’à présent, personne n’était en mesure de déterminer s’ils perdaient leur état quantique lorsqu’ils parcouraient une certaine distance. Serge Haroche, lauréat du prix Nobel : « Un photon est à plusieurs endroits en même temps, nous avons réussi à enregistrer cela. En fait c'est le principe de superposition. "Dans notre grand monde c'est impossible. Mais dans le micro-monde, il existe des lois différentes », explique Arosh.

À l’intérieur de la cavité se trouvaient des atomes classiques pouvant être mesurés. En se basant sur le comportement des atomes, le physicien a appris à identifier et à mesurer des particules quantiques insaisissables. Avant les expériences de Harosh, on croyait que l’observation des quanta était impossible. Après l'expérience, ils ont commencé à parler de conquête des photons, c'est-à-dire sur l’ère prochaine des ordinateurs quantiques.

Pourquoi beaucoup attendent avec impatience la création d'un générateur quantique à part entière, tandis que d'autres en ont peur

L'ordinateur quantique offrira à l'humanité d'énormes opportunités

Un ordinateur quantique ouvrira des possibilités infinies à l’humanité. Par exemple, cela contribuera à créer l’intelligence artificielle, dont les écrivains de science-fiction raffolent depuis si longtemps. Ou simulez l'univers. Entièrement. Selon les prévisions les plus conservatrices, cela permettra de voir au-delà des limites du possible. Imaginons un monde dans lequel vous pouvez simuler absolument tout ce que vous voulez : concevoir une molécule, un métal ultra-résistant, décomposer rapidement le plastique, trouver des remèdes à des maladies incurables. La machine simulera notre monde entier, jusqu’au dernier atome. Vous pouvez même simuler un autre monde, même virtuel.

Un ordinateur quantique pourrait devenir une arme de l’Apocalypse

Beaucoup de gens, après avoir exploré l'essence de la technologie quantique, en ont peur pour diverses raisons. Déjà maintenant l'informatisation et tout est question Technologies informatiques, effrayez la personne moyenne. Il suffit de rappeler les scandales sur la façon dont les services spéciaux, utilisant des programmes intégrés aux PC et même aux appareils électroménagers, organisent la surveillance et la collecte de données sur leurs consommateurs. Par exemple, dans de nombreux pays, les lunettes bien connues ont été interdites - après tout, elles sont le remède idéal pour le tir secret et la surveillance. Déjà maintenant, bien sûr, chaque résident de n'importe quel pays, et plus encore un utilisateur d'Internet, est inscrit dans une base de données. De plus, et de manière tout à fait réaliste, certains services peuvent calculer chacune de ses actions sur Internet.

Mais il n’y aura pas de secrets pour les ordinateurs quantiques ! Pas du tout. Toute sécurité informatique repose sur des numéros de mot de passe très longs. Il faudrait un million d’années à un ordinateur ordinaire pour obtenir la clé du code. Mais avec l’aide du quantique, n’importe qui peut le faire instantanément. Il s’avère que le monde deviendra complètement dangereux : après tout, monde moderne tout est contrôlé par des ordinateurs : les virements bancaires, les vols en avion, les bourses, les armes nucléaires ! Il s’avère donc que celui qui possède l’information possède le monde. Celui qui est le premier est Dieu. Un ordinateur quantique deviendra plus puissant que n’importe quel système d’arme. Une nouvelle course aux armements pourrait commencer (ou a déjà commencé) sur Terre, non pas nucléaire, mais informatique.

Que Dieu nous aide à en sortir sain et sauf...

Les ordinateurs quantiques promettent une véritable révolution, non seulement en informatique, mais aussi en vrai vie. Les médias regorgent de gros titres sur la façon dont les ordinateurs quantiques détruiront la cryptographie moderne et la puissance de l'intelligence artificielle, grâce à eux, augmentera de plusieurs ordres de grandeur.

Au cours des dix dernières années, les ordinateurs quantiques sont passés de la théorie pure aux premiers exemples concrets. Certes, il reste encore un long chemin à parcourir avant la révolution promise, et son influence en fin de compte pourrait ne pas être aussi étendue qu’il y paraît aujourd’hui.

Comment fonctionne un ordinateur quantique ?

Un ordinateur quantique est un appareil qui utilise les phénomènes de superposition quantique et d’intrication quantique. L’élément principal de ces calculs est le qubit, ou bit quantique. Derrière tous ces mots se cachent des mathématiques et une physique assez complexes, mais si vous les simplifiez autant que possible, vous obtenez quelque chose comme ceci.

Dans les ordinateurs ordinaires, nous traitons avec des bits. Un bit est une unité de mesure d'information dans un système binaire. Il peut prendre les valeurs 0 et 1, ce qui est très pratique non seulement pour les opérations mathématiques, mais aussi pour les opérations logiques, puisque zéro peut être associé à la valeur « faux » et un à « vrai ».

Les processeurs modernes sont basés sur des transistors, éléments semi-conducteurs, qui peut ou non passer électricité. En d’autres termes, il produit deux valeurs, 0 et 1. De même, dans la mémoire flash, un transistor à grille flottante peut stocker des charges. S'il est présent, nous en obtenons un, s'il n'y est pas, nous obtenons zéro. L'enregistrement numérique magnétique fonctionne de la même manière, seul le support d'information est une particule magnétique, avec ou sans charge.

Dans les calculs, on lit la valeur d'un bit (0 ou 1) dans la mémoire puis on fait passer du courant à travers le transistor et, selon qu'il le passe ou non, on obtient un nouveau bit en sortie, ayant éventuellement une valeur différente.

Que sont les qubits pour les ordinateurs quantiques ? Dans un ordinateur quantique, l'élément principal est un qubit - un bit quantique. Contrairement à un bit ordinaire, il est dans un état de superposition quantique, c'est-à-dire qu'il a la valeur à la fois de 0 et de 1, ainsi que toute combinaison de ces valeurs à tout moment. S’il y a plusieurs qubits dans le système, en changer un implique également de changer tous les autres qubits.

Cela vous permet de tout calculer en même temps options possibles. Un processeur conventionnel, avec ses calculs binaires, calcule en fait les options de manière séquentielle. D’abord un scénario, puis un autre, puis un troisième, etc. Pour accélérer les choses, ils ont commencé à utiliser le multithreading, à exécuter des calculs en parallèle, à prélire, pour prédire les options de branchement possibles et les calculer à l'avance. Dans un ordinateur quantique, tout cela se fait en parallèle.

Le principe de calcul est également différent. En un sens, un ordinateur quantique contient déjà toutes les options possibles pour résoudre le problème : notre tâche consiste uniquement à lire l'état des qubits et... à choisir parmi eux la bonne option. Et c’est là que commencent les difficultés. C'est le principe de fonctionnement d'un ordinateur quantique.

Création d'un ordinateur quantique

Quelle sera la nature physique d’un ordinateur quantique ? Un état quantique ne peut être atteint que dans les particules. Un qubit ne peut pas être construit à partir de plusieurs atomes, comme un transistor. Jusqu'à présent, ce problème n'a pas été entièrement résolu. Il existe plusieurs options. Les états de charge des atomes sont utilisés, par exemple, la présence ou l'absence d'un électron en un point ordinaire, d'éléments supraconducteurs, de photons, etc.

De telles « questions subtiles » imposent des restrictions sur la mesure de l’état des qubits. Les énergies sont extrêmement faibles, des amplificateurs sont nécessaires pour lire les données. Mais les amplificateurs peuvent influencer un système quantique et modifier ses états. Cependant, non seulement eux, mais même le fait même de l'observation, peuvent avoir une signification.

L'informatique quantique implique une séquence d'opérations effectuées sur un ou plusieurs qubits. Ceux-ci entraînent à leur tour des changements dans l’ensemble du système. La tâche consiste à sélectionner le bon parmi ses états, ce qui donne le résultat des calculs. Dans ce cas, il peut y avoir autant d’états que possible qui s’en rapprochent le plus. En conséquence, la précision de ces calculs sera presque toujours différente de l’unité.

Ainsi, un ordinateur quantique à part entière nécessite des progrès significatifs en physique. De plus, la programmation d’un ordinateur quantique sera différente de ce qui existe actuellement. Enfin, les ordinateurs quantiques ne seront pas capables de résoudre des problèmes qui ne peuvent pas être résolus par des problèmes conventionnels, mais ils pourront accélérer la résolution de ceux qu’ils peuvent gérer. C'est vrai, encore une fois, pas tous.

Comptage de qubits, ordinateur quantique qubit

Peu à peu, les problèmes sur la voie d’un ordinateur quantique sont supprimés. Les premiers qubits ont été construits au début du siècle. Le processus s’est accéléré au début de la décennie. Aujourd'hui, les développeurs sont déjà capables de produire des processeurs dotés de plusieurs dizaines de qubits.

La dernière avancée en date a été la création du processeur Bristlecone dans les entrailles de Google. En mars 2018, la société a annoncé qu'elle était en mesure de construire un processeur de 72 qubits. Google ne précise pas sur quels principes physiques Bristlecone est construit. Cependant, on pense que 49 qubits suffisent pour atteindre la « suprématie quantique », lorsqu’un ordinateur quantique commence à surpasser un ordinateur conventionnel. Google a réussi à remplir cette condition, mais le taux d'erreur de 0,6 % reste supérieur aux 0,5 % requis.

À l'automne 2017, IBM a annoncé la création d'un prototype de 50 qubits processeur quantique. Il est testé. Mais en 2017, IBM a ouvert son processeur de 20 qubits à Cloud computing. En mars 2018, une version plus petite d'IBM Q a été lancée. N'importe qui peut mener des expériences sur un tel ordinateur. Sur la base de leurs résultats, 35 articles scientifiques ont déjà été publiés.

Au début du 10ème anniversaire, il est apparu sur le marché entreprise suédoise D-Wave, qui commercialisait ses ordinateurs comme étant quantiques. Il a suscité beaucoup de controverses, car il annonçait la création de machines à 1 000 qubits, alors que les dirigeants reconnus « bricolaient » seulement quelques qubits. Les ordinateurs des développeurs suédois se sont vendus entre 10 et 15 millions de dollars, les tester n'était donc pas si simple.

Les ordinateurs D-Wave ne sont pas quantiques au sens propre du terme, mais ils utilisent certains effets quantiques qui peuvent être utilisés pour résoudre certains problèmes d'optimisation. En d’autres termes, tous les algorithmes pouvant être exécutés sur un ordinateur quantique ne reçoivent pas d’accélération quantique sur D-Wave. Google a acquis l'un des systèmes suédois. En conséquence, ses chercheurs ont reconnu les ordinateurs comme étant « limitément quantiques ». Il s'est avéré que les qubits sont regroupés en groupes de huit, c'est-à-dire que leur nombre réel est sensiblement inférieur à celui déclaré.

Ordinateur quantique en Russie

Une école de physique traditionnellement solide permet d’apporter une contribution significative à la résolution de problèmes physiques pour créer un ordinateur quantique. En janvier 2018, les Russes ont créé un amplificateur de signal pour un ordinateur quantique. Étant donné que l'amplificateur lui-même est capable d'influencer l'état des qubits grâce à son fonctionnement, le niveau de bruit qu'il génère ne devrait pas différer du « vide ». C’est ce qu’ont réussi à faire des scientifiques russes du laboratoire « Métamatériaux supraconducteurs » de NUST MISIS et de deux instituts de l’Académie des sciences de Russie. Des supraconducteurs ont été utilisés pour créer l’amplificateur.

Un centre quantique a également été créé en Russie. Il s'agit d'une organisation de recherche non gouvernementale engagée dans des recherches dans le domaine de la physique quantique. Elle travaille également sur le problème de la création de qubits. Derrière le centre se trouvent l'homme d'affaires Sergei Belousov et le professeur de l'Université Harvard Mikhail Lukin. Sous sa direction, Harvard avait déjà créé un processeur de 51 qubits qui, quelque temps avant l'annonce de Bristlecon, était l'ordinateur quantique le plus puissant au monde.

Le développement de l’informatique quantique fait désormais partie du programme national d’économie numérique. En 2018-20, un soutien de l'État sera alloué aux travaux dans ce domaine. Le plan d'action prévoit la création d'un simulateur quantique utilisant huit qubits supraconducteurs. Après cela, la question de la poursuite de l’extension de cette technologie sera tranchée.

De plus, avant 2020, la Russie envisage de tester une autre technologie quantique : construire des qubits sur des atomes neutres et des ions chargés dans des pièges.

L'un des objectifs du programme est de créer des dispositifs de cryptographie quantique et de communication quantique. Des centres de distribution de clés quantiques seront créés, qui les distribueront aux consommateurs - banques, centres de données et entreprises industrielles. On pense qu’un ordinateur quantique à part entière peut briser n’importe quel algorithme de cryptage moderne en quelques minutes.

Finalement

Les ordinateurs quantiques sont donc encore expérimentaux. Il est peu probable qu’un ordinateur quantique à part entière, capable d’une puissance de calcul vraiment élevée, apparaisse avant la prochaine décennie. La production de qubits et la construction de systèmes stables à partir de ceux-ci sont encore loin d’être parfaites.

A en juger par le fait que niveau physique Les ordinateurs quantiques proposent plusieurs solutions qui diffèrent par la technologie et probablement par le coût ; elles ne seront pas unifiées avant 10 ans. Le processus de normalisation peut prendre beaucoup de temps.

En outre, il est déjà clair que les ordinateurs quantiques resteront très probablement des appareils « fragmentaires » et très coûteux au cours de la prochaine décennie. Il est peu probable qu'ils finissent dans la poche d'un utilisateur ordinaire, mais on peut s'attendre à leur apparition dans la liste des supercalculateurs.

Il est probable que les ordinateurs quantiques seront proposés dans un modèle « cloud », où leurs ressources pourront être utilisées par les chercheurs et les organisations intéressés.

L'humanité, comme il y a 60 ans, est à nouveau sur le point de réaliser une avancée majeure dans le domaine de la technologie informatique. Très bientôt, les machines informatiques actuelles seront remplacées par des ordinateurs quantiques.

Où en sont les progrès ?

En 1965, Gordon Moore a déclaré qu'en un an, le nombre de transistors pouvant être montés sur une puce en silicium doublait. Ce rythme de progression a ralenti récemment et le doublement se produit moins fréquemment – ​​une fois tous les deux ans. Même à ce rythme, les transistors pourront atteindre la taille d’un atome dans un avenir proche. Vient ensuite une ligne qui ne peut être franchie. Du point de vue de la structure physique du transistor, celui-ci ne peut en aucun cas être inférieur aux quantités atomiques. Augmenter la taille des puces ne résout pas le problème. Le fonctionnement des transistors est associé à la libération d'énergie thermique et les processeurs ont besoin d'un système de refroidissement de haute qualité. L'architecture multicœur ne résout pas non plus le problème d'une croissance future. Atteindre le sommet du développement de la technologie moderne des processeurs se produira bientôt.
Les développeurs ont compris ce problème à une époque où les utilisateurs commençaient tout juste à posséder des ordinateurs personnels. En 1980, l'un des fondateurs de la science de l'information quantique, le professeur soviétique Yuri Manin, a formulé l'idée de l'informatique quantique. Un an plus tard, Richard Feyman proposait le premier modèle d'ordinateur doté d'un processeur quantique. La base théorique de ce à quoi devraient ressembler les ordinateurs quantiques a été formulée par Paul Benioff.

Comment fonctionne un ordinateur quantique

Pour comprendre le fonctionnement du nouveau processeur, il faut avoir au moins une connaissance superficielle des principes de la mécanique quantique. Il ne sert à rien de donner ici des schémas et des formules mathématiques. Il suffit à l’individu moyen de se familiariser avec les trois particularités de la mécanique quantique :

• L'état ou la position d'une particule n'est déterminé qu'avec un certain degré de probabilité.
• Si une particule peut avoir plusieurs états, alors elle se trouve dans tous les états possibles à la fois. C'est le principe de superposition.
• Le processus de mesure de l’état d’une particule conduit à la disparition de la superposition. Il est caractéristique que la connaissance de l'état de la particule obtenue par la mesure diffère de l'état réel de la particule avant les mesures.

Du point de vue du bon sens, c'est un non-sens complet. Dans notre monde ordinaire, ces principes peuvent être représentés ainsi : la porte de la pièce est fermée, et en même temps ouverte. Fermé et ouvert en même temps.

C'est la différence frappante entre les calculs. Un processeur classique fonctionne en code binaire. Les bits d'ordinateur ne peuvent être que dans un seul état : avoir une valeur logique de 0 ou 1. Les ordinateurs quantiques fonctionnent avec des qubits, qui peuvent avoir une valeur logique de 0, 1, 0 et 1 à la fois. Pour résoudre certains problèmes, ils bénéficieront d’un avantage de plusieurs millions de dollars sur les machines informatiques traditionnelles. Aujourd'hui, il existe déjà des dizaines de descriptions d'algorithmes de travail. Les programmeurs créent un code de programme spécial qui peut fonctionner selon de nouveaux principes de calcul.

Où le nouvel ordinateur sera-t-il utilisé ?

Une nouvelle approche du processus informatique vous permet de travailler avec d'énormes quantités de données et d'effectuer des opérations de calcul instantanées. Avec l’avènement des premiers ordinateurs, certaines personnes, y compris des responsables gouvernementaux, étaient très sceptiques quant à leur utilisation dans l’économie nationale. Il y a encore aujourd’hui des gens qui doutent de l’importance des ordinateurs d’une génération fondamentalement nouvelle. Pendant très longtemps, les revues techniques ont refusé de publier des articles sur l’informatique quantique, considérant ce domaine comme un stratagème frauduleux courant pour tromper les investisseurs.

Une nouvelle méthode informatique créera les conditions préalables à des découvertes scientifiques grandioses dans toutes les industries. La médecine résoudra de nombreux problèmes, dont un grand nombre se sont accumulés récemment. Il deviendra possible de diagnostiquer le cancer à un stade plus précoce qu’aujourd’hui. L’industrie chimique sera capable de synthétiser des produits aux propriétés uniques.

Une percée dans le domaine de l'astronautique ne se fera pas attendre. Les vols vers d’autres planètes deviendront aussi courants que les déplacements quotidiens en ville. Le potentiel inhérent à l’informatique quantique transformera certainement notre planète au-delà de toute reconnaissance.

Une autre caractéristique distinctive des ordinateurs quantiques est leur capacité à trouver rapidement le code ou le chiffre souhaité. Un ordinateur ordinaire exécute une solution d’optimisation mathématique de manière séquentielle, en essayant une option après l’autre. Le concurrent quantique travaille avec l’ensemble des données à la fois, sélectionnant les options les plus appropriées à une vitesse fulgurante et dans un délai sans précédent. Les transactions bancaires seront décryptées en un clin d’œil, ce qui est inaccessible aux ordinateurs modernes.

Cependant, le secteur bancaire n'a pas à s'inquiéter : son secret sera sauvegardé par la méthode de cryptage quantique avec un paradoxe de mesure. Lorsque vous essayez d'ouvrir le code, le signal transmis sera déformé. Les informations reçues n’auront aucun sens. Les services secrets, pour qui l’espionnage est une pratique courante, s’intéressent aux possibilités de l’informatique quantique.

Difficultés de conception

La difficulté réside dans la création des conditions dans lesquelles un bit quantique peut rester indéfiniment dans un état de superposition.

Chaque qubit est un microprocesseur qui fonctionne selon les principes de supraconductivité et les lois de la mécanique quantique.

Un certain nombre de conditions environnementales uniques sont créées autour des éléments microscopiques d'une machine logique :

• température 0,02 degrés Kelvin (-269,98 Celsius) ;
• système de protection contre les rayonnements magnétiques et électriques (réduit l'impact de ces facteurs de 50 000 fois) ;
• système d'évacuation de la chaleur et d'amortissement des vibrations ;
• la raréfaction de l'air est 100 milliards de fois inférieure à la pression atmosphérique.

Une légère déviation de l’environnement fait perdre instantanément aux qubits leur état de superposition, entraînant un dysfonctionnement.

En avance sur le reste de la planète

Tout ce qui précède pourrait être attribué à la créativité de l'esprit enfiévré d'un écrivain de science-fiction si Google, en collaboration avec la NASA, n'avait pas acheté l'année dernière à une société de recherche canadienne un ordinateur quantique D-Wave, dont le processeur contient 512 qubits.

Avec son aide, le leader du marché de l'informatique résoudra les problèmes d'apprentissage automatique dans le tri et l'analyse de grandes quantités de données.

Snowden, qui a quitté les États-Unis, a également fait une déclaration révélatrice importante : la NSA envisage également de développer son propre ordinateur quantique.

2014 - le début de l'ère des systèmes D-Wave

L'athlète canadien à succès Geordie Rose, après un accord avec Google et la NASA, a commencé à construire un processeur de 1 000 qubits. Le futur modèle dépassera le premier prototype commercial d'au moins 300 000 fois en termes de vitesse et de volume de calculs. L'ordinateur quantique, illustré ci-dessous, est la première version commerciale au monde d'une technologie informatique fondamentalement nouvelle.

Il a été incité à s'engager dans le développement scientifique par sa connaissance à l'université des travaux de Colin Williams sur l'informatique quantique. Il faut dire que Williams travaille aujourd'hui au sein de la société Rose en tant que chef de projet commercial.

Percée ou canular scientifique

Rose lui-même ne sait pas vraiment ce que sont les ordinateurs quantiques. En dix ans, son équipe est passée de la création d'un processeur à 2 qubits à la première idée commerciale actuelle.

Dès le début de ses recherches, Rose a cherché à créer un processeur avec un nombre minimum de qubits de 1 000. Et il devait absolument avoir une option commerciale - pour vendre et gagner de l'argent.

Beaucoup, connaissant l'obsession et le sens commercial de Rose, tentent de l'accuser de contrefaçon. Apparemment, le processeur le plus ordinaire est présenté comme quantique. Ceci est également facilité par le fait que la nouvelle technologie présente des performances phénoménales lors de l'exécution de certains types de calculs. Sinon, il se comporte comme un ordinateur tout à fait ordinaire, mais très cher.

Quand apparaîtront-ils

Il n'y a pas longtemps à attendre. Un groupe de recherche organisé par les co-acheteurs du prototype rendra compte prochainement des résultats de la recherche sur D-Wave.
Le moment est peut-être bientôt venu où les ordinateurs quantiques révolutionneront notre compréhension du monde qui nous entoure. Et toute l’humanité atteindra à ce moment un niveau supérieur de son évolution.

29 janvier 2017

Pour moi, l’expression « ordinateur quantique » est comparable, par exemple, au « moteur à photons », c’est-à-dire que c’est quelque chose de très complexe et fantastique. Cependant, je lis actuellement dans l’actualité : « un ordinateur quantique est vendu à tous ceux qui le souhaitent ». C’est étrange, est-ce qu’ils veulent maintenant dire autre chose par cette expression, ou est-ce juste un faux ?

Regardons de plus près...

COMMENT TOUT A COMMENCÉ?

Ce n’est qu’au milieu des années 1990 que la théorie des ordinateurs quantiques et de l’informatique quantique s’est imposée comme nouvelle zone Les sciences. Comme c’est souvent le cas pour les grandes idées, il est difficile d’en identifier l’auteur. Apparemment, le mathématicien hongrois J. von Neumann a été le premier à attirer l'attention sur la possibilité de développer la logique quantique. Cependant, à cette époque, non seulement les ordinateurs quantiques, mais aussi les ordinateurs classiques ordinaires n’avaient pas encore été créés. Et avec l'avènement de ces derniers, les principaux efforts des scientifiques visaient principalement à trouver et à développer de nouveaux éléments pour eux (transistors, puis circuits intégrés), et non à créer des dispositifs informatiques fondamentalement différents.

Dans les années 1960, le physicien américain R. Landauer, qui travaillait chez IBM, tentait d'attirer l'attention du monde scientifique sur le fait que les calculs sont toujours une tâche difficile. processus physique, ce qui signifie qu'il est impossible de comprendre les limites de nos capacités de calcul sans préciser à quelle implémentation physique elles correspondent. Malheureusement, à cette époque, l’opinion dominante parmi les scientifiques était que le calcul était une sorte de procédure logique abstraite qui devait être étudiée par des mathématiciens et non par des physiciens.

À mesure que les ordinateurs se généralisaient, les scientifiques quantiques sont arrivés à la conclusion qu’il était pratiquement impossible de calculer directement l’état d’un système en évolution constitué de seulement quelques dizaines de particules en interaction, comme une molécule de méthane (CH4). Cela s'explique par le fait que pour description complète Pour un système complexe, il est nécessaire de stocker dans la mémoire de l'ordinateur un nombre exponentiellement grand (en termes de nombre de particules) de variables, appelées amplitudes quantiques. Une situation paradoxale s'est présentée : connaissant l'équation de l'évolution, connaissant avec une précision suffisante tous les potentiels d'interaction des particules entre elles et l'état initial du système, il est quasiment impossible de calculer son avenir, même si le système n'est constitué que de 30 électrons dans un puits de potentiel, et un supercalculateur avec RAM est disponible, dont le nombre de bits est égal au nombre d'atomes dans la région visible de l'Univers (!). Et en même temps, pour étudier la dynamique d'un tel système, vous pouvez simplement mener une expérience avec 30 électrons, en les plaçant dans un état potentiel et initial donné. Ceci a notamment été noté par le mathématicien russe Yu. I. Manin, qui a souligné en 1980 la nécessité de développer une théorie des dispositifs informatiques quantiques. Dans les années 1980, le même problème a été étudié par le physicien américain P. Benev, qui a clairement montré qu'un système quantique peut effectuer des calculs, ainsi que par le scientifique anglais D. Deutsch, qui a théoriquement développé un ordinateur quantique universel supérieur à son homologue classique.

Le prix Nobel de physique R. Feynman a attiré beaucoup d'attention sur le problème du développement des ordinateurs quantiques. Grâce à son appel faisant autorité, le nombre de spécialistes qui se sont intéressés à l'informatique quantique a été multiplié par plusieurs.

La base de l'algorithme de Shor : la capacité des qubits à stocker plusieurs valeurs simultanément)

Mais reste pendant longtemps On ne sait toujours pas si la puissance de calcul hypothétique d’un ordinateur quantique pourrait être utilisée pour accélérer la résolution de problèmes pratiques. Mais en 1994, le mathématicien américain et employé de Lucent Technologies (USA) P. Shor a stupéfié le monde scientifique en proposant un algorithme quantique permettant une factorisation rapide. grands nombres(l'importance de cette tâche a déjà été évoquée en introduction). Comparé à la meilleure méthode classique connue aujourd’hui, l’algorithme quantique de Shor fournit une accélération multiple des calculs, et plus le nombre factorisé est long, plus le gain de vitesse est important. L'algorithme de factorisation rapide présente un grand intérêt pratique pour diverses agences de renseignement qui ont accumulé des banques de messages non déchiffrés.

En 1996, L. Grover, collègue de Shore chez Lucent Technologies, a proposé un algorithme quantique pour une recherche rapide dans une base de données non ordonnée. (Un exemple d'une telle base de données est annuaire, dans lequel les noms des abonnés ne sont pas classés par ordre alphabétique, mais de manière arbitraire.) Le problème de la recherche, de la sélection de l'élément optimal parmi de nombreuses options se retrouve très souvent dans les problèmes économiques, militaires, d'ingénierie, dans jeux d'ordinateur. L'algorithme de Grover permet non seulement d'accélérer le processus de recherche, mais aussi de doubler environ le nombre de paramètres pris en compte lors du choix de l'optimum.

La véritable création d’ordinateurs quantiques a été entravée essentiellement par le seul Problème sérieux- des erreurs ou des interférences. Le fait est que le même niveau d’interférence gâche le processus de l’informatique quantique de manière beaucoup plus intense que l’informatique classique.

Si tu le dis en mots simples, Que: " un système quantique produit un résultat qui n’est correct qu’avec une certaine probabilité. En d’autres termes, si vous comptez 2+2, alors 4 n’apparaîtra qu’avec un certain degré de précision. Vous n’en obtiendrez jamais exactement 4. La logique de son processeur n’est pas du tout similaire au processeur auquel nous sommes habitués.

Il existe des méthodes permettant de calculer le résultat avec une précision prédéterminée, naturellement avec une augmentation du temps de calcul.
Cette fonctionnalité détermine la liste des tâches. Et cette fonctionnalité n'est pas annoncée, et le public a l'impression qu'un ordinateur quantique est identique à un PC ordinaire (les mêmes 0 et 1), seulement rapide et coûteux. Ce n’est fondamentalement pas vrai.

Oui, et encore une chose - pour un ordinateur quantique et l'informatique quantique en général, notamment afin d'utiliser la « puissance et la vitesse » de l'informatique quantique, des algorithmes et des modèles spéciaux développés spécifiquement pour les spécificités de l'informatique quantique sont nécessaires. Par conséquent, la difficulté d’utiliser un ordinateur quantique réside non seulement dans la disponibilité du matériel, mais également dans le développement de nouvelles méthodes de calcul, jusqu’à présent inutilisées. "

Revenons maintenant à mise en œuvre pratique ordinateur quantique : un processeur D-Wave commercial de 512 qubits existe déjà depuis quelques temps et est même vendu !!!

Maintenant, il semblerait que ce soit une véritable avancée !!! Et un groupe de scientifiques réputés dans la revue tout aussi réputée Physical Review témoigne de manière convaincante que des effets d'intrication quantique ont effectivement été découverts dans D-Wave.

Respectivement, cet appareil a parfaitement le droit d'être appelé un véritable ordinateur quantique, son architecture permet pleinement une augmentation supplémentaire du nombre de qubits et, par conséquent, a de merveilleuses perspectives pour l'avenir... (T. Lanting et al. Entanglement in a Quantum Annealing Processeur. EXAMEN PHYSIQUE X 4, 021041 (2014) (http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevX.4.021041))

Certes, un peu plus tard, un autre groupe de scientifiques réputés dans la revue non moins réputée Science, qui a étudié le même Système d'ordinateur D-Wave l'a évalué de manière purement pratique : dans quelle mesure cet appareil remplit ses fonctions informatiques. Et ce groupe de scientifiques, tout aussi minutieux et convaincant que le premier, démontre que dans des tests de vérification réels parfaitement adaptés à cette conception, l'ordinateur quantique D-Wave n'offre aucun gain de vitesse par rapport aux ordinateurs classiques conventionnels. (T.F. Ronnow, M. Troyer et al. Définition et détection de l'accélération quantique. SCIENCE, juin 2014 Vol. 344 #6190 (http://dx.doi.org/10.1126/science.1252319))

En fait, il n’existait aucune tâche pour la « machine du futur », coûteuse mais spécialisée, où elle pourrait démontrer sa supériorité quantique. En d’autres termes, le sens même des efforts très coûteux déployés pour créer un tel dispositif est fortement mis en doute...
Les résultats sont les suivants : désormais, dans la communauté scientifique, il ne fait plus aucun doute que dans le processeur informatique D-Wave, le fonctionnement des éléments se produit réellement sur la base d'effets quantiques réels entre qubits.

Mais (et c'est un MAIS extrêmement sérieux) principales caractéristiques dans la conception du processeur D-Wave sont tels qu'en fonctionnement réel, toute sa physique quantique n'apporte aucun gain par rapport aux ordinateur puissant, disposant d'un logiciel spécial adapté pour résoudre les problèmes d'optimisation.

En termes simples, non seulement les scientifiques testant D-Wave jusqu’à présent n’ont pas été en mesure de détecter un seul problème réel dans lequel un ordinateur quantique pourrait démontrer de manière convaincante sa supériorité informatique, mais même le fabricant lui-même n’a aucune idée de ce que pourrait être ce problème. ..

Tout dépend des caractéristiques de conception du processeur D-Wave de 512 qubits, assemblé à partir de groupes de 8 qubits. En même temps, au sein de ces groupes de 8 qubits, ils communiquent tous directement entre eux, mais entre ces groupes les connexions sont très faibles (idéalement, TOUS les qubits du processeur devraient communiquer directement entre eux). Ceci, bien sûr, réduit TRÈS considérablement la complexité de construction d'un processeur quantique... MAIS, cela donne lieu à de nombreux autres problèmes qui aboutissent finalement à un équipement cryogénique, très coûteux à exploiter, refroidissant le circuit à un niveau ultra-bas. températures.

Alors que nous proposent-ils maintenant ?

La société canadienne D-Wave a annoncé le début des ventes de son ordinateur quantique D-Wave 2000Q, annoncé en septembre de l'année dernière. Adhérant à sa propre version de la loi de Moore, selon laquelle le nombre de transistors sur un circuit intégré double tous les deux ans, D-Wave a placé 2 048 qubits sur le QPU (unité de traitement quantique). La dynamique de croissance du nombre de qubits sur un CPU ces dernières années ressemble à ceci :

2007 — 28
…
— 2013 — 512
— 2014 — 1024
— 2016 — 2048.

De plus, contrairement aux processeurs, CPU et GPU traditionnels, le doublement des qubits ne s'accompagne pas d'une multiplication par 2, mais d'une multiplication par 1 000 des performances. Par rapport à un ordinateur doté d'une architecture traditionnelle et d'une configuration composée d'un processeur monocœur et d'un GPU 2 500 cœurs, la différence de performances est de 1 000 à 10 000 fois. Tous ces chiffres sont certes impressionnants, mais il y a quelques « mais ».

Premièrement, le D-Wave 2000Q coûte extrêmement cher - 15 millions de dollars. C'est un appareil assez massif et complexe. Son cerveau est un processeur constitué d'un métal non ferreux appelé niobium, dont les propriétés supraconductrices (nécessaires aux ordinateurs quantiques) se manifestent dans le vide à des températures proches du zéro absolu, inférieures à 15 millikelvins (soit 180 fois inférieures à la température de l'espace).

Maintenir une température aussi basse nécessite beaucoup d’énergie, 25 kW. Mais toujours, selon le constructeur, c'est 100 fois moins que les supercalculateurs traditionnels aux performances équivalentes. Ainsi, les performances du D-Wave 2000Q par watt de consommation électrique sont 100 fois supérieures. Si l'entreprise parvient à continuer à suivre sa « loi de Moore », alors dans ses futurs ordinateurs, cette différence augmentera de façon exponentielle, tout en maintenant la consommation d'énergie au niveau actuel.

Premièrement, les ordinateurs quantiques ont un objectif très précis. Dans le cas du D-Wave 2000Q, nous parlons de ce qu'on appelle. ordinateurs adiabatiques et résolution de problèmes de normalisation quantique. Ils surviennent notamment dans les domaines suivants :

Apprentissage automatique :

Détection des anomalies statistiques
— trouver des modèles compressés
— reconnaissance d'images et de formes
— formation aux réseaux neuronaux
— vérification et approbation logiciel
— classification des données sans structure
— diagnostic des erreurs dans le circuit

Sécurité et planification

Détection de virus et piratage de réseau
— répartition des ressources et recherche de chemins optimaux
— détermination de l'appartenance à un ensemble
— analyse des propriétés du graphique
— factorisation d'entiers (utilisée en cryptographie)

Modélisation financière

Détecter l’instabilité du marché
— développement de stratégies de trading
— optimisation des trajectoires de trading
— optimisation de la tarification et de la couverture des actifs
— optimisation du portefeuille

Santé et médecine

Détection de fraude (probablement liée à l'assurance maladie)
— génération de thérapies médicamenteuses ciblées (« ciblées moléculaires »)
— optimisation du traitement [du cancer] par radiothérapie
— création de modèles protéiques.

Le premier acheteur du D-Wave 2000Q fut TDS (Temporal Defense Systems), une société active dans le domaine de la cybersécurité. En général, les produits D-Wave sont utilisés par des sociétés et des institutions telles que Lockheed Martin, Google, le NASA Ames Research Center, l'Université de Californie du Sud et le Laboratoire national de Los Alamos du Département américain de l'énergie.

Nous parlons donc d'une technologie rare (D-Wave est la seule entreprise au monde à produire des échantillons commerciaux d'ordinateurs quantiques) et coûteuse avec une application plutôt étroite et spécifique. Mais le taux de croissance de sa productivité est étonnant, et si cette dynamique se poursuit, alors grâce aux ordinateurs adiabatiques de D-Wave (que d'autres sociétés pourraient rejoindre au fil du temps), on peut s'attendre à de véritables avancées scientifiques et technologiques dans les années à venir. La combinaison des ordinateurs quantiques avec une technologie aussi prometteuse et en développement rapide que intelligence artificielle- d'autant plus qu'un spécialiste aussi réputé qu'Andy Rubin y voit des perspectives.

Oui, au fait, saviez-vous qu'IBM Corporation permettait aux utilisateurs d'Internet de se connecter gratuitement à l'ordinateur quantique universel qu'elle a construit et d'expérimenter des algorithmes quantiques. L'appareil ne sera pas assez puissant pour briser les systèmes cryptographiques à clé publique, mais si les plans d'IBM se concrétisent, des ordinateurs quantiques plus sophistiqués approchent à grands pas.

L'ordinateur quantique mis à disposition par IBM contient cinq qubits : quatre sont utilisés pour travailler avec des données et le cinquième est utilisé pour corriger les erreurs lors des calculs. La correction d'erreurs est la principale innovation dont ses développeurs sont fiers. Cela facilitera l’augmentation du nombre de qubits à l’avenir.

IBM souligne que son ordinateur quantique est universel et capable d'exécuter n'importe quel algorithme quantique. Cela le distingue des ordinateurs quantiques adiabatiques développés par D-Wave. Les ordinateurs quantiques adiabatiques sont conçus pour rechercher solution optimale fonctions et ne conviennent pas à d’autres fins.

On pense que les ordinateurs quantiques universels permettront de résoudre certains problèmes que les ordinateurs conventionnels ne peuvent pas résoudre. L’exemple le plus célèbre d’un tel problème est la transformation de nombres en facteurs premiers. Vers un ordinateur ordinaire Même très rapide, il faudra des centaines d'années pour trouver les facteurs premiers d'un grand nombre. Un ordinateur quantique les trouvera à l'aide de l'algorithme de Shor presque aussi rapidement qu'en multipliant des nombres entiers.

L’incapacité de transformer rapidement des nombres en facteurs premiers constitue la base des systèmes cryptographiques à clé publique. S’ils apprennent à effectuer cette opération à la vitesse promise par les algorithmes quantiques, alors la majeure partie de la cryptographie moderne devra être oubliée.

Il est possible d'exécuter l'algorithme de Shor sur un ordinateur quantique IBM, mais tant qu'il n'y aura pas plus de qubits, cela sera de peu d'utilité. Au cours des dix prochaines années, cela va changer. D’ici 2025, IBM prévoit de construire un ordinateur quantique contenant de cinquante à cent qubits. Selon les experts, même avec cinquante qubits, les ordinateurs quantiques seront capables de résoudre certains problèmes pratiques.

Voici quelques informations plus intéressantes sur la technologie informatique : lisez comment, mais il s'avère également que c'est possible et ce que c'est