Salut et bienvenue dans ce nouvel épisode de Code Garage, je m'appelle Nicolas Brondin-Bernard
et ensemble on va parler d'un nouveau sujet un petit peu complexe qui s'appelle l'ordinateur
quantique.
Moi depuis que j'ai commencé à entendre ce terme il y a quelques années maintenant,
sans doute vers l'université, j'ai toujours été intrayé parce que ça pouvait être
un ordinateur quantique.
Je connais plutôt bien l'informatique, je connais la physique classique, ou en tout
cas j'ai de bonnes bases et je connais quelques concepts de physique quantique.
Mais je ne comprenais pas du tout comment les deux pouvaient être liés pour former
une machine capable de faire des calculs et soit-disant des milliards de fois plus rapide
que les ordinateurs classiques.
Donc aujourd'hui j'ai essayé de démystifier le concept d'informatique quantique pour
vous le présenter de la manière la plus simple possible en tout cas j'espère.
Donc d'abord on va commencer avec le concept.
Ok ? Parce que la première chose qui différencie notre informatique classique de l'informatique
quantique, ça réside dans l'échelle des éléments utilisés pour effectuer des calculs
et stocker des informations.
Alors pour simplifier, un ordinateur classique, ça utilise une grande quantité d'atomes,
des atomes de cuivre pour acheminer des électrons en mouvement de l'électricité globalement
jusqu'à des composants qui utilisent cette charge électrique pour changer d'état comme
un interrupteur et stocker des données et effectuer des calculs en unitiant les propriétés
des matériaux semi-conducteurs comme le silicium.
Chaque transistor en silicium pourra stocker un bit, soit une valeur 1 soit une valeur 0.
Un ordinateur quantique lui, il va utiliser des atomes individuels neutres, le rubium
par exemple, qui va déplacer et configurer avec des lasers afin tout simplement de stocker
des données et effectuer ces calculs.
Il faut savoir que chaque atome pourra stocker un Qbit ou un Quantumbit, c'est l'équivalent
de deux bits classiques superposés.
Alors ok, ça c'est intéressant, mais au final c'est quoi l'intérêt d'utiliser un
ordinateur quantique plutôt que d'utiliser un ordinateur classique ?
Donc pour bien comprendre la différence entre les deux, il faut noter quelque chose de très
important, c'est l'échelle de grandeur parce que dans un système classique, on a
des millions d'atomes de cuivre, et des milliards d'électrons qui sont en interaction,
les uns avec les autres tandis que dans le système quantique, on sépare les atomes
pour les manipuler un à un.
Donc je sais, dit comme ça, la différence apparaît pas gigantesque, mais en fait il
faut comprendre que quand on se retrouve à l'échelle de l'atome, ça change absolument
tout.
Oui, parce que avec la physique classique, on est capable de prédire globalement ce
que va faire un groupe d'atomes ou d'électrons, mais individuellement, à l'échelle quantique,
ça devient physiquement impossible parce qu'en gros, leur comportement, il est imprévisible.
Pour comprendre un peu ce changement d'échelle, on va s'imaginer quelque chose.
Imaginez une usine de production de voitures qui est fait tourner par 2000 employés.
Globalement, vous pouvez prédire que cette usine produira environ, je ne sais pas, 180
véhicules par jour, plus ou moins un selon les journées, le temps, etc.
Toujours à peu près de la même qualité et des mêmes caractéristiques.
Ok ?
Pourtant, à l'échelle d'un seul employé, vous pourrez jamais prédire que cet employé
y fournira toujours le même travail à la même cadence, à la même heure, et peut-être
même qu'il tombera malade ou c'est le jour où il va démissionner.
Pourtant, le système, globalement, il continuera à fonctionner et il restera prédictible.
C'est exactement ça la différence d'échelle entre un ordinateur quantique et un ordinateur
classique.
Et c'est aussi pourquoi, leur fonctionnement interne, il est vraiment différent.
Je vais revenir un peu sur le principe des qubits parce que j'ai donné le mot tout
à l'heure, mais je ne l'ai pas expliqué.
Je vous ai dit que les ordinateurs quantiques, ils pouvaient stocker l'équivalent de 2
qubits superposés dans un seul atome.
Mais comment ça fonctionne en réalité ?
Alors, je pourrais vous dire que c'est grâce à une propriété quantique qu'on appelle
la superposition d'état, mais en vrai, ça ne vous avancerait pas à grand-chose.
Il faut simplement s'imaginer qu'on remplace les atomes et les électrons par des ballons,
ok ?
Dans un ordinateur classique, on prendrait un ballon pour tirer sur un interrupteur,
l'interrupteur c'est le transistor, et alors on pourrait mesurer qu'un seul état
à chaque fois, c'est allumé ou éteint, 0 ou 1, enfin 1 bit, quoi.
Dans un ordinateur quantique, on va prendre un ballon à la place de notre atome et au
lieu de le lancer, on va le faire tourner, ou non.
Si il tourne de haut en bas, alors sa première valeur, ça sera 1.
Et si il tourne de gauche à droite, sa deuxième valeur, ça sera aussi 1.
Ça veut dire que si on fait tourner ce ballon de gauche à droite et de haut en bas, au final,
ça sera une trajectoire qui sera un peu diagonale, et bien on aura superposé deux
valeurs, donc on aura un qubit.
Au final, les valeurs possibles d'un qubit, c'est soit 0, 0, 0, 1, 1, 0 ou 1, 1.
Alors en l'occurrence, on ne fait pas réellement tourner un atome sur lui-même, mais le principe
reste le même pour le concept de la superposition d'états.
Alors est-ce que ça a des contraintes d'utiliser de l'informatique quantique ?
Oui, parce qu'en fait, maintenir une poignée d'atomes configurées de telle sorte à représenter
des données pour effectuer des calculs, en fait c'est une opération qui est extrêmement
complexe.
D'ailleurs, il faut maintenir tout ce système-là dans une température très très basse pour
empêcher les atomes de se remettre en mouvement.
En plus, juste la configuration de la grille d'atome, un peu comme grille de mémoire
classique en informatique, c'est déjà très périlleux et ça ne fonctionne pas à chaque
fois.
Donc ça implique deux grandes contraintes.
La première, c'est le nombre de qubits simultanés.
Dans un calculateur quantique, en fait, ce nombre-là de qubits simultanés reste relativement
faible.
Il faut se dire qu'en 2021, le record, c'est 256 qubits.
Ce qui, au final, est très peu si on le compare à de l'informatique classique.
Et surtout, en fait, chaque calcul doit être refait des dizaines de fois, voire des centaines
de fois, pour pallier au manque de précision des processeurs quantiques actuels.
Parce que, comme je vous ai dit, si jamais on a un problème de température ou quoi que
ce soit, les atomes se remettent en mouvement de manière différente à ce qu'on avait
prévu et ça fausse le calcul.
Alors au final, c'est quoi les calculs qu'on peut faire avec des ordinateurs quantiques ?
À l'heure actuelle, un ordinateur quantique, il est capable de résoudre les mêmes problèmes
qu'un ordinateur classique, mais à la hauteur de sa puissance ramenée en bits.
Donc, au final, 512 bits pour le record actuel, comme on avait 256 qubits et que c'est une
superposition de z, ce qui est vraiment très peu.
512 bits, c'est rien.
Mais en fait, l'informatique quantique, ce n'est pas fait pour résoudre les mêmes problèmes
et les mêmes algorithmes qu'un calculateur classique, tout simplement parce que l'informatique
quantique a été justement créée et pensée pour résoudre d'autres calculs, d'autres
algorithmes.
En fait, c'est en servant des nombreuses propriétés quantiques très complexes, de
la superposition d'état, de l'intrigation quantique, l'imprédictibilité, qu'on
est capable de résoudre certains algorithmes qui seraient trop complexes pour un système
classique parce que le fonctionnement interne de notre électronique, il n'est pas prévu
pour ça et il est prédictible, voilà, complètement différente du système quantique.
Alors, l'un des exemples en gros les plus simples à comprendre, c'est par exemple la
génération d'un nombre aléatoire dont on a déjà parlé plusieurs fois dans les épisodes
précédents parce qu'en informatique, on est incapable de générer un nombre purement
imprévisible alors qu'en informatique quantique, c'est possible puisque c'est le
cœur de l'informatique quantique.
Si jamais ça vous intéresse, je vous mets l'article juste sur l'aléatoire que vous
avez sûrement déjà lu ou l'épisode que vous avez sûrement déjà entendu, tout
simplement dans les notes du podcast.
Et si je devais résumer, en gros, un ordinateur quantique, il est différent parce qu'il
effectue des calculs avec des atomes sélectionnés 1 à 1 et qui régissent plus à la physique
classique qu'on appelle Newtonienne mais aux lois complexes de la physique quantique.
Et on ne sert pas des calculateurs quantiques pour effectuer les mêmes calculs mais plutôt
pour résoudre des algorithmes spécialement taillés pour ces systèmes-là et auxquels
l'informatique classique se heurte complètement et ne peut pas résoudre.
Si jamais le concept des ordinateurs quantiques vous intéresse, je vous invite à écouter
vraiment la géniale interview de Constantin d'Aliac sur If This Then Dev, qui est un
autre podcast sur la tech qui est lui-même Quantoom Software Engineer et qui connaît
très bien évidemment ce métier-là et ces systèmes-là.
Donc, je vous mets aussi l'épisode de If This Then Dev dans les notes du podcast.
En tout cas, j'espère que vous aurez appris des choses aujourd'hui.
J'espère que cet épisode vous a plu et moi, je vous dis à la prochaine pour un nouvel
épisode.
Ciao !