Nous vivons à une ère technologique, mais il reste encore beaucoup à faire. Ces dernières années, de grandes entreprises ont fait des progrès mineurs mais significatifs dans le domaine de l'informatique quantique, qui semble sur le point de transformer le monde tel que nous le connaissons. Les utilisations potentielles énumérées ci-dessous auront un impact sur tout, de la mobilité aux soins de santé. Tout comme les individus pouvaient voir certaines des applications actuelles des ordinateurs classiques et des technologies connexes dans les années 1950, nous pourrions être surpris par les applications qui émergent pour les ordinateurs quantiques. Dans ce blog, vous apprendrez tout sur l'informatique quantique et son fonctionnement, ainsi que les meilleures actions que vous pouvez acheter, y compris Google ou IBM.
Qu'est-ce que l'informatique quantique ?
L'informatique quantique est un domaine multidisciplinaire qui combine l'informatique, la physique et les mathématiques pour résoudre des problèmes complexes plus rapidement que les ordinateurs traditionnels. L'informatique quantique englobe à la fois la recherche sur le matériel et le développement d'applications. En utilisant des effets mécaniques quantiques tels que la superposition et les interférences quantiques, les ordinateurs quantiques sont capables de résoudre certains types de problèmes plus rapidement que les ordinateurs conventionnels. L'apprentissage automatique (ML), l'optimisation et la simulation de systèmes physiques sont quelques applications où les ordinateurs quantiques peuvent fournir une telle amélioration de la vitesse. L'optimisation de portefeuille en finance ou la simulation de systèmes chimiques pourraient être de futurs cas d'utilisation, résolvant des problèmes actuellement irréalisables, même pour les supercalculateurs les plus puissants du marché.
Comment fonctionne l'informatique quantique ?
Que répond-on lorsqu'on lui demande comment fonctionne l'informatique quantique ? Faisons un examen approfondi. Il existe certaines similitudes entre les ordinateurs quantiques et conventionnels. Les deux types d'ordinateurs, par exemple, comprennent souvent des puces, des circuits et des portes logiques. Leurs activités sont guidées par des algorithmes (essentiellement des instructions séquentielles) et ils encodent les informations à l'aide d'un code binaire composé de uns et de zéros.
Les éléments physiques sont utilisés par les deux types d'ordinateurs pour coder ces uns et ces zéros. Ces dispositifs représentent des bits (chiffres binaires) dans deux états dans les ordinateurs classiques, par exemple, un courant est activé ou désactivé et un aimant pointe vers le haut ou vers le bas. Les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques, ou qubits, qui traitent les données de manière radicalement différente. Alors que les bits classiques ne peuvent représenter qu'un ou zéro, un qubit peut être dans une superposition de un et de zéro jusqu'à ce que son état soit mesuré.
De plus, les états de plusieurs qubits peuvent être intriqués, ce qui signifie qu'ils sont mécaniquement liés les uns aux autres. La superposition et l'intrication fournissent aux ordinateurs quantiques des fonctionnalités non disponibles dans l'informatique traditionnelle. Les qubits peuvent être créés en manipulant des atomes, des atomes chargés électriquement appelés ions ou électrons, ou par nano-ingénierie des atomes dits artificiels, tels que des circuits qubit supraconducteurs, en utilisant une technique d'impression connue sous le nom de lithographie.
Quels sont les principes de l'informatique quantique ?
Un ordinateur quantique fonctionne sur la base de principes quantiques. Superposition, intrication et décohérence ne sont que quelques-uns des mots qui doivent être maîtrisés pour saisir complètement les principes quantiques. Examinons ces principes plus en détail ci-dessous.
#1. Superposition
La superposition indique que, comme pour les ondes de la physique classique, vous pouvez combiner deux états quantiques ou plus pour produire un autre état quantique valide. Chaque état quantique peut alternativement être représenté comme une somme de deux ou plusieurs états uniques différents. Cette superposition de qubits donne aux ordinateurs quantiques leur parallélisme intrinsèque, leur permettant d'effectuer des millions d'opérations en même temps.
#2. Enchevêtrement
L'intrication quantique se produit lorsque deux systèmes sont si étroitement liés que la connaissance de l'un fournit une connaissance immédiate de l'autre, quelle que soit leur distance. Les processeurs quantiques peuvent déduire des informations sur une particule en en mesurant une autre. Ils peuvent, par exemple, décider que si un qubit tourne, l'autre tournera toujours, et vice versa. En raison de l'intrication quantique, les problèmes difficiles peuvent être résolus plus rapidement par les ordinateurs quantiques.
Lorsque vous mesurez un état quantique, la fonction d'onde s'effondre et vous obtenez soit un zéro soit un un. Le qubit fonctionne comme un bit classique dans cette condition connue ou prévisible. L'intrication fait référence à la capacité des qubits à associer leurs états à ceux d'autres qubits.
#3. Décohérence
La décohérence est la perte de l'état quantique d'un qubit. Les influences environnementales, comme le rayonnement, peuvent provoquer l'effondrement des états quantiques des qubits. Concevoir les nombreux éléments qui cherchent à retarder la décohérence de l'état, comme le développement de structures spécialisées qui abritent les qubits des champs externes, est une difficulté d'ingénierie importante dans la construction d'un ordinateur quantique.
Quels sont les composants d'un ordinateur quantique ?
Les ordinateurs quantiques, comme les ordinateurs traditionnels, ont du matériel et des logiciels.
#1. Matériel quantique
Trois composants constituent le matériel quantique.
- Plan de données quantique: Le plan de données quantique est le cœur de l'ordinateur quantique et contient les qubits physiques ainsi que les structures nécessaires pour les maintenir en place.
- Plan de contrôle et de mesure: Les signaux numériques sont convertis en signaux de commande analogiques ou ondulatoires par le plan de commande et de mesure. Les opérations sur les qubits dans le plan de données quantique sont effectuées par ces signaux analogiques.
- Plan de processeur de contrôle et processeur hôte : L'algorithme quantique ou la série d'opérations est mis en œuvre par le plan du processeur de contrôle. Le processeur hôte communique avec le logiciel quantique et envoie un signal numérique ou une série de bits classiques aux plans de contrôle et de mesure.
#2. Logiciel quantique
Le logiciel quantique utilise des circuits quantiques pour implémenter des algorithmes quantiques uniques. Un circuit quantique est une routine informatique qui définit un ensemble d'opérations quantiques logiques à effectuer sur les qubits sous-jacents. Les algorithmes quantiques peuvent être codés à l'aide de divers outils et cadres de développement logiciel.
Comment les entreprises utilisent-elles l'informatique quantique ?
L'informatique quantique a le potentiel de transformer les entreprises. Ci-dessous quelques exemples de cas d'utilisation :
#1. ML
L'apprentissage automatique (ML) est le processus d'étude de quantités massives de données afin d'aider les ordinateurs à faire de meilleures prédictions et jugements. La recherche en informatique quantique étudie les limites physiques du traitement de l'information et ouvre de nouveaux horizons en physique fondamentale. De nombreuses disciplines scientifiques et industrielles bénéficient de cette étude, notamment la chimie, l'optimisation et la modélisation moléculaire. Il est également de plus en plus utilisé dans les services financiers pour prévoir les mouvements du marché et dans la fabrication pour optimiser les processus.
#2. Optimisation
L'informatique quantique a le potentiel d'améliorer la recherche et le développement, l'optimisation de la chaîne d'approvisionnement et la fabrication. Par exemple, en optimisant des éléments tels que la planification de chemin dans des processus complexes, vous pouvez utiliser l'informatique quantique pour réduire les coûts liés aux processus de fabrication et réduire les temps de cycle. Une autre application est l'optimisation quantique du portefeuille de prêts, qui permet aux prêteurs de libérer de l'argent, de réduire les taux d'intérêt et d'améliorer leurs services.
#3. Simulation
L'effort de calcul nécessaire pour imiter avec précision les systèmes croît de façon exponentielle avec la complexité des composés et des matériaux médicinaux. Même en utilisant des approches d'approximation, les superordinateurs contemporains sont incapables d'atteindre le niveau de précision requis par ces simulations. Le calcul quantique a le potentiel de résoudre certains des problèmes de calcul les plus difficiles en chimie, permettant aux scientifiques d'effectuer des simulations chimiques qui sont actuellement insolubles. Pasqal, par exemple, a créé son logiciel de calcul QUBEC pour exécuter des simulations chimiques. QUBEC automatise les tâches lourdes nécessaires à l'exécution d'activités de calcul quantique, telles que l'approvisionnement autonome de ressources informatiques, les calculs classiques de prétraitement et de post-traitement et l'atténuation des erreurs.
Limites de l'informatique quantique
L'informatique quantique est extrêmement prometteuse pour le développement et la résolution de problèmes dans un large éventail de secteurs. Cependant, il a actuellement des limites.
- La moindre perturbation dans l'environnement qubit peut produire une décohérence ou une désintégration.
- Cela provoque l'effondrement des calculs ou l'apparition d'erreurs. Comme indiqué précédemment, un ordinateur quantique doit être protégé de toute interférence externe pendant le calcul.
- La réparation des erreurs lors de l'étape de calcul n'est pas perfectionnée. Par conséquent, les calculs peuvent ne pas être fiables. Étant donné que les qubits ne sont pas des bits de données numériques, ils ne peuvent pas bénéficier des procédures de correction d'erreurs traditionnelles utilisées par les ordinateurs traditionnels.
- La corruption des données peut se produire lors de la récupération des résultats de calcul. Des développements tels qu'un algorithme de recherche de base de données spécifique qui assure l'acte de mesure provoquent la décohérence de l'état quantique dans la réponse correcte.
La sécurité et la cryptographie quantique en sont encore à leurs débuts. - Une pénurie de qubits empêche les ordinateurs quantiques de réaliser leur plein potentiel. Plus de 128 doivent encore être produits par les chercheurs.
Stock d'informatique quantique à surveiller pour 2023
Nous couvrirons les actions d'informatique quantique dans lesquelles investir, ainsi que les « meilleures » actions d'informatique quantique à acheter, dans cette section. Ils sont les suivants :
#1. Stock d'informatique quantique de Google
Nous ne pouvons tout simplement pas, quels que soient nos efforts, appeler Google (GOOG) Alphabet. La récente grande nouvelle du stock d'informatique quantique de Google était sa prétention d'avoir créé un cristal quantique. Malgré tous nos efforts, nous n'avons pas pu trouver un seul article décrivant adéquatement cet exploit. Google investit des milliards de dollars afin d'achever son ordinateur quantique d'ici 2029. Pour l'aider à atteindre cet objectif, la société a créé le campus Google AI en Californie. Une fois établi, le stock d'informatique quantique de Google pourrait lancer un service d'informatique quantique basé sur le cloud. Gardez donc un œil sur cet espace.
#2. Stock d'informatique quantique Honeywell
Honeywell (HON) travaille en étroite collaboration avec une société privée, Cambridge Quantum Computing, et vient d'annoncer la naissance d'une nouvelle société. De plus, Honeywell Quantum Solutions (HQS) et Cambridge Quantum (CQ) fusionneront pour former une nouvelle société (sans nom) dans laquelle Honeywell investira de 270 à 300 millions de dollars. Honeywell sera le principal actionnaire de la nouvelle société, les actionnaires de CQ détenant plus de 45 %.
#3. Stock d'informatique quantique IBM
IBM Quantum Computing Stock (IBM) se remet toujours d'une gueule de bois majeure due à trop de Rometty Kool-Aid, mais leur nouveau PDG a l'informatique quantique sur son radar. En outre, IBM Quantum Computing Stock vise à aider les entreprises et la société à tirer parti des avantages de l'informatique quantique et s'est fixé pour objectif de construire plus de 1,000 2023 processeurs qubit d'ici XNUMX.
#4. Stock d'informatique quantique Microsoft
L'action Microsoft (MSFT) est un mastodonte technologique de 2 XNUMX milliards de dollars qui s'intéresse à divers domaines, y compris l'informatique quantique. La plateforme Azure Quantum de Microsoft permet aux entreprises d'accéder à la technologie quantique.
#5. Les autres
Les sociétés de services financiers comme JPMorgan Chase et Visa s'intéressent à l'informatique quantique et aux technologies connexes.
Ordinateur quantique contre ordinateur classique
Comparés aux ordinateurs conventionnels, les ordinateurs quantiques ont une structure plus fondamentale. Ils manquent de mémoire et d'un processeur. Un ordinateur quantique n'est rien de plus qu'un ensemble de qubits supraconducteurs. Les informations sont traitées différemment par les ordinateurs quantiques et conventionnels.
Les qubits sont utilisés dans les ordinateurs quantiques pour exécuter des algorithmes quantiques multidimensionnels. Au fur et à mesure que des qubits sont ajoutés, leur capacité de traitement augmente de façon exponentielle. Un processeur traditionnel utilise des bits pour exécuter plusieurs programmes. Au fur et à mesure que des bits supplémentaires sont ajoutés, leur puissance augmente de manière linéaire. Les ordinateurs traditionnels ont beaucoup moins de puissance de calcul. Les ordinateurs classiques sont idéaux pour le travail ordinaire car ils sont sans erreur. Les ordinateurs quantiques sont les mieux adaptés aux tâches de niveau supérieur.
Les ordinateurs classiques ne nécessitent aucun entretien particulier. Pour éviter la surchauffe, ils peuvent utiliser un simple ventilateur interne. Les processeurs Quantum doivent être isolés des vibrations les plus infimes et maintenus extrêmement frais.
Comment démarrer avec l'informatique quantique ?
Si vous souhaitez expérimenter l'informatique quantique, vous pouvez commencer avec un émulateur matériel quantique sur votre système local. Les émulateurs sont des logiciels qui simulent des phénomènes quantiques sur un ordinateur conventionnel. De plus, ils sont prévisibles et permettent l'observation d'états quantiques. Ils peuvent être utilisés pour tester des algorithmes avant d'investir dans du temps matériel quantique. Ils ne peuvent cependant pas reproduire le véritable comportement quantique.
Que fait réellement l'informatique quantique ?
L'informatique quantique utilise la théorie quantique pour résoudre des problèmes mathématiques et exécuter des modèles quantiques. Il est utilisé pour modéliser des systèmes quantiques tels que la photosynthèse, la supraconductivité et les formations moléculaires complexes.
Les ordinateurs quantiques existent-ils maintenant ?
Ces gadgets super puissants sont une technologie à venir très controversée qui tire parti des fonctionnalités de la physique quantique. En novembre de l'année dernière, IBM a annoncé Osprey, un nouveau processeur 433 qubits trois fois plus puissant que son prédécesseur, qui n'a été construit qu'en 2021.
À quel point l'informatique quantique est-elle réaliste ?
L'informatique quantique est réelle, bien sûr, mais ce n'est peut-être pas tout ce qu'elle est censée être. Il existe encore de nombreuses limites, mais à mesure que de nouvelles technologies pour améliorer l'informatique quantique émergent, ses applications dans tous les secteurs augmentent également.
Quels problèmes un ordinateur quantique peut-il résoudre ?
Les problèmes complexes qui prennent actuellement de nombreuses années à résoudre sur le supercalculateur le plus puissant pourraient potentiellement être résolus en quelques secondes. Les futurs ordinateurs quantiques pourraient ouvrir des horizons auparavant inimaginables en mathématiques et en sciences, aidant à résoudre des problèmes existentiels tels que le changement climatique et la sécurité alimentaire.
À quelle distance sommes-nous de l'informatique quantique ?
Sous une forme limitée, l'informatique quantique est déjà disponible. Cependant, il est possible qu'il entre dans le courant dominant dans les cinq à dix prochaines années, de la même manière que les ordinateurs traditionnels se sont propagés des laboratoires et des grandes entreprises aux entreprises de toutes tailles, ainsi qu'aux foyers, dans les années 1970 et 1980.
Conclusion
L'informatique quantique n'est pas la même chose que l'informatique traditionnelle. Il utilise des qubits, qui peuvent être à la fois 1 et 0. Les bits des ordinateurs traditionnels ne peuvent être que 1 ou 0. En conséquence, l'informatique quantique est devenue beaucoup plus rapide et plus puissante. On s'attend à ce qu'il soit utilisé pour s'attaquer à un large éventail de tâches extrêmement complexes et précieuses. Bien qu'il ait des limites pour le moment, il est destiné à être utilisé par de nombreuses entreprises de grande puissance dans un large éventail d'industries.
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Bibliographie
