Algorithmes quantiques

Dans les années 1980, Richard Feynman suggérait qu’un ordinateur fonctionnant selon les règles de la physique quantique pourrait résoudre des problèmes intraitables par un ordinateur classique. Il faudra attendre 2019 pour que Google effectue un calcul sur un prototype de circuit quantique programmable. Cette prouesse, qui remet en question les fondements de la thèse de Church-Turing, a ouvert la voie à nombre de start-up, grandes entreprises du numérique et gouvernements qui s’orientent peu à peu vers cette technologie à laquelle on prédit de larges champs d’application : intelligence artificielle, cryptographie et sécurité, finance, santé. Un travail de grande ampleur s’est enclenché pour comprendre toutes les facettes du calcul quantique, notamment des algorithmes, et relever le défi de ce nouveau tournant technologique.

Ce livre est la réédition par le Collège de France de l’ouvrage publié sous le même titre en 2021 (Collège de France/Fayard).

Informaticien, Frédéric Magniez est directeur de l’Institut de recherche en informatique fondamentale (Irif). Il est professeur invité sur la chaire annuelle Informatique et sciences numériques du Collège de France, créée en partenariat avec Inria, pour l’année académique 2020-2021.

ISBN

978-2-7226-0691-3

Numéro dans la collection

303

Date de parution

12 novembre 2024

Langue

français

Nombre de pages

Prix

12.00 €

Diffusion

FMSH-Diffusion

Format

Édition imprimée

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Que remet donc exactement en question le calcul quantique ? [...]

Avant de répondre à cette question, revenons au calcul effectué par Google fin 2019. Ce calcul s’apparente à lancer un gigantesque dé non équilibré, dont les probabilités de chaque face seraient reliées au circuit quantique présent au cœur de la machine de Google.

La simulation exacte d’un tel circuit quantique, même de petite taille (53 bits quantiques dans l’expérience de Google), est d’une telle

complexité pour nos ordinateurs actuels qu’elle nécessiterait plusieurs milliers d’années. À l’inverse, le lancer de ce dé est quasiment instantané sur le prototype quantique de Google, puisque ce dernier implémente directement ledit circuit quantique, et ce, semble-t-il, avec

une précision satisfaisante. Je passe en effet sous silence que la vérification du lancer de dé est loin d’être aisée, mais néanmoins convaincante dans cette expérience. Cette réalisation suscite par ailleurs une compétition avec la communauté d’algorithmique classique, qui cherche à développer de nouvelles techniques de simulation beaucoup plus rapides à ce niveau de bruit avec nos ordinateurs actuels.