Compte à rebours jusqu'à Q-Day - Partie 1 par @apruden08 L'informatique quantique exploite la mécanique quantique, la théorie physique la plus précise jamais créée par la science. Depuis que le physicien Richard Feynman a d'abord proposé le concept en 1981, les ordinateurs quantiques sont passés de la théorie à la réalité, avec plusieurs prototypes fonctionnels disponibles aujourd'hui. Leur réalisation à l'échelle la plus petite a été un triomphe théorique. Cependant, ces machines de première génération sont rudimentaires par rapport même au matériel classique de consommation. Pour que les ordinateurs quantiques soient un jour pertinents, ils doivent évoluer. Bien que nous les appelions "ordinateurs", les ordinateurs quantiques diffèrent fondamentalement de la machine classique que vous utilisez pour lire ceci. Comprendre les principes fondamentaux de la mécanique quantique, et en particulier comment elle diffère de nos notions classiques de calcul, est essentiel pour comprendre le potentiel d'un ordinateur quantique et les défis de sa construction. Ce post est le premier d'une série de cinq parties qui fournira une compréhension fondamentale de l'informatique quantique, ainsi qu'une méthodologie pour estimer le calendrier d'un ordinateur quantique pertinent sur le plan cryptographique. Cette base fournira finalement un cadre pour que nous puissions évaluer de manière réaliste le calendrier pour Q-Day afin de comprendre combien de temps nous avons pour nous préparer. Différences fondamentales entre l'informatique classique et quantique Alors que les ordinateurs classiques fonctionnent sur des concepts logiques relativement simples, les ordinateurs quantiques reposent sur des principes de la mécanique quantique qui remettent en question nos intuitions quotidiennes sur l'information. Des concepts comme la superposition, l'intrication, l'interférence et le théorème de non-clonage confèrent aux ordinateurs quantiques des propriétés radicalement différentes par rapport aux ordinateurs classiques et donc, des capacités et des limitations différentes. Voici quelques aspects clés de la mécanique quantique qui définissent intrinsèquement un ordinateur quantique : Superposition - En mécanique quantique, les particules n'occupent pas d'états définis comme les bits classiques. Au lieu de cela, elles existent dans une superposition, ou une combinaison linéaire d'états possibles, décrite par une fonction d'onde. Cette fonction d'onde encode tous les états possibles du système qu'elle décrit. Concrètement, alors qu'un bit classique représente de manière définitive soit 0 soit 1, un qubit peut être dans une superposition des deux simultanément. Le résultat que vous obtenez lors de la mesure dépend d'une distribution de probabilité dérivée de la fonction d'onde. En d'autres termes, la superposition permet à un qubit d'encoder un espace d'états beaucoup plus riche qu'un bit classique, ce qui confère à l'informatique quantique son potentiel exponentiel. Ce point est crucial pour comprendre l'un des principaux défis de la construction d'un ordinateur quantique. Dans l'informatique classique, la mesure est passive, en ce sens que lire la mémoire ne la change pas. Mais en mécanique quantique, l'acte de mesurer un système fait s'effondrer une superposition en un état défini. Pour tirer un avantage significatif d'un ordinateur quantique, cette superposition doit être soigneusement préservée jusqu'au bon moment. Intrication - En mécanique quantique, les particules peuvent être intriquées, ce qui signifie que leurs états deviennent liés de telle manière qu'elles doivent être décrites comme un système unique. Même lorsqu'elles sont séparées par de grandes distances, le résultat de la mesure d'une particule est corrélé avec (ou même déterminé par) l'état de l'autre. En d'autres termes, l'intrication est une sorte spéciale de superposition qui s'étend sur plusieurs particules. C'est l'une des caractéristiques clés qui permet aux ordinateurs quantiques de se développer de manière exponentielle, mais c'est aussi l'une des plus fragiles à maintenir dans le temps et/ou la distance. Interférence – L'une des principales différences entre les probabilités quantiques et classiques réside dans le concept d'interférence. Dans les systèmes classiques, les probabilités s'additionnent simplement (par exemple, lancer deux pièces donne une chance de 25 % pour chaque résultat). Mais en mécanique quantique, les amplitudes (les composants de la fonction d'onde) peuvent interférer les unes avec les autres avant la mesure. Ces amplitudes peuvent se renforcer (interférence constructive) ou s'annuler (interférence destructive), selon leurs phases relatives. Les ordinateurs quantiques peuvent exploiter ce phénomène pour "diriger" un calcul vers des réponses correctes. Au lieu d'explorer simplement tous les chemins en parallèle, un algorithme quantique est conçu de manière à ce que les mauvaises réponses interfèrent de manière destructive et s'annulent, tandis que les chemins souhaitables menant aux bonnes réponses interfèrent de manière constructive et dominent le résultat final. Sans cette capacité à amplifier les résultats corrects et à supprimer les incorrects, l'informatique quantique n'offrirait aucun avantage par rapport aux approches classiquement aléatoires. Théorème de non-clonage - Parce que la lecture a un impact direct sur le système, en ce sens qu'elle fait s'effondrer les superpositions en états définis, il est impossible de "copier" des états quantiques. C'est le théorème de non-clonage. ...