Depuis des années, l’informatique quantique est au cœur des discussions scientifiques et technologiques. Cette discipline qui promet des capacités de calcul bien au-delà des ordinateurs classiques reste cependant confrontée à des défis majeurs. Parmi eux, la gestion des erreurs des qubits (l’unité de base de l’information quantique) constitue un obstacle crucial. Néanmoins, une innovation appelée le qubit du chat pourrait changer la donne et permettre l’émergence d’ordinateurs quantiques tolérants aux pannes d’ici 2030.
Comprendre l’informatique quantique : pourquoi est-ce si complexe ?
Contrairement à un bit classique utilisé dans les ordinateurs traditionnels qui ne peut exister que dans l’état 0 ou 1, un qubit peut être dans une superposition de ces deux états simultanément. Cette propriété unique, associée à des phénomènes comme l’intrication, permet aux ordinateurs quantiques d’effectuer des calculs exponentiellement plus rapides dans certains cas. Cependant, cette puissance a un prix. Les qubits sont incroyablement fragiles. Ils perdent en effet très facilement leur état de superposition en raison d’interférences qui proviennent de leur environnement, un problème connu sous le nom de décohérence. De plus, ils sont sujets à des erreurs, comme l’inversion de bits (où un 0 devient un 1 ou vice versa). Ces limitations rendent la réalisation de calculs fiables difficile et limitent considérablement le potentiel des machines quantiques actuelles.
Pour contourner ces obstacles, les chercheurs ont développé le concept de qubit logique. Il s’agit d’un groupe de qubits physiques travaillant ensemble pour stocker une même information. Si un qubit physique tombe en panne, les autres du groupe peuvent compenser, ce qui assure ainsi la continuité du calcul. Toutefois, même avec cette approche, les défis restent immenses.
Le qubit du chat : une innovation prometteuse
C’est ici qu’intervient le qubit du chat, une innovation inspirée de la célèbre expérience de pensée du chat de Schrödinger. Dans cette expérience, un chat enfermé dans une boîte est décrit comme étant à la fois mort et vivant jusqu’à ce que la boîte soit ouverte. De manière similaire, le qubit du chat existe dans une double superposition de deux états quantiques simultanément, ce qui le différencie des qubits conventionnels qui ne présentent qu’une seule superposition.
L’un des principaux avantages du qubit du chat est sa résistance accrue aux erreurs d’inversion de bits. Plus le nombre de qubits augmente, plus ces erreurs diminuent, ce qui n’est pas le cas avec des qubits traditionnels. Cela en fait un candidat idéal pour construire des ordinateurs quantiques tolérants aux pannes. Cependant, il n’élimine pas toutes les erreurs. D’autres types d’erreurs liées par exemple à la décohérence peuvent encore se produire. Malgré tout, le compromis est jugé avantageux par les scientifiques, car il représente un pas de géant vers des calculs quantiques fiables.
Une feuille de route ambitieuse vers 2030
Basée à Paris, la société Alice & Bob se trouve à l’avant-garde de cette révolution technologique. Les chercheurs ont présenté une feuille de route détaillée pour atteindre son objectif d’un ordinateur quantique fonctionnel et tolérant aux pannes d’ici 2030. Cette feuille de route se compose de cinq étapes interdépendantes :
- Développer un qubit logique capable de corriger les erreurs : cela implique d’utiliser le qubit du chat pour construire des ensembles de qubits physiques collaborant efficacement.
- Construire une porte logique de correction d’erreurs : ces circuits quantiques permettent de manipuler et de corriger les erreurs en temps réel.
- Créer un ensemble universel de portes logiques : ces portes sont essentielles pour effectuer tout type de calcul quantique.
- Mettre en œuvre la correction d’erreurs en temps réel : cela nécessite un système capable de détecter et de corriger immédiatement les erreurs sans interrompre les calculs.
- Concevoir un processeur pouvant accueillir 100 qubits logiques : ce processeur serait une avancée majeure, permettant des calculs d’une échelle inégalée.
Chacune de ces étapes est un défi en soi, et leur enchaînement dépend de la réussite des précédentes. Avec seulement cinq ans pour atteindre cet objectif, Alice & Bob s’engage dans une course contre la montre.
Quels sont les défis restants ?
Malgré cette ambition, de nombreux obstacles restent à surmonter. L’un des principaux défis est l’incertitude inhérente à la recherche scientifique. Les inconnues inconnues, des événements imprévus qui peuvent perturber les progrès, représentent une menace réelle dans un domaine aussi novateur.
De plus, même si un processeur de 100 qubits logiques est développé, cela ne garantit pas sa viabilité commerciale. Les coûts de fabrication, la complexité technique et les exigences environnementales pourraient freiner son adoption à grande échelle. Enfin, la mise à l’échelle des technologies quantiques pour des applications concrètes dans l’industrie ou la recherche reste une entreprise titanesque.
Malgré tout, la promesse d’ordinateurs quantiques tolérants aux pannes d’ici 2030 est à la fois excitante et ambitieuse. Grâce au qubit du chat, Alice & Bob a franchi une étape cruciale dans cette direction, ce qui ouvre la voie à une informatique quantique plus fiable. Si les défis techniques et les imprévus sont surmontés, cette innovation pourrait transformer des domaines aussi variés que la chimie, l’intelligence artificielle et la cryptographie.
