Principal Mac Qu'est-ce que l'informatique quantique et pourquoi l'avenir de la Terre en dépend-il ?

Qu'est-ce que l'informatique quantique et pourquoi l'avenir de la Terre en dépend-il ?



La puissance de calcul atteint un point critique. Si nous continuons à suivre la tendance en place depuis l'introduction des ordinateurs, d'ici 2040, nous n'aurons pas la capacité d'alimenter toutes les machines du monde, à moins que nous ne puissions casser l'informatique quantique.

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Les ordinateurs quantiques promettent des vitesses plus rapides et une sécurité plus robuste que leurs homologues classiques, et les scientifiques s'efforcent de créer un ordinateur quantique depuis des décennies.

Qu'est-ce que le quantum et en quoi nous aide-t-il ?

L'informatique quantique diffère de l'informatique classique sur un point fondamental : la manière dont les informations sont stockées. L'informatique quantique tire le meilleur parti d'une étrange propriété de la mécanique quantique, appelée superposition. Cela signifie qu'une 'unité' peut contenir beaucoup plus d'informations que l'équivalent trouvé dans l'informatique classique.



Les informations sont stockées dans ' morceaux ' en état ' 1 ' ou alors ' 0 ,' comme un interrupteur qui s'allume ou s'éteint. En revanche, l'informatique quantique peut inclure une unité d'information qui peut être ' 1 , '' 0 ,' ou un superposition des deux états .

Considérez une superposition comme une sphère. « 1 ‘ est écrit au pôle nord, et ‘ 0 ' est écrit au sud - deux bits classiques. Cependant, un bit quantique (ou qubit) peut être trouvé n'importe où entre les pôles.

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Les bits quantiques qui peuvent être activés et désactivés en même temps, fournissent un paradigme révolutionnaire et hautes performances où les informations sont stockées et traitées plus efficacement, a déclaré le Dr. Kuei Lin Chiu à Alphar en 2017. Le Dr Chiu était chercheur sur le comportement en mécanique quantique des matériaux au Massachusetts Institute of Technology.

La capacité de stocker une quantité beaucoup plus élevée d'informations dans une unité signifie que l'informatique quantique peut être plus rapide et plus économe en énergie que les ordinateurs que nous utilisons aujourd'hui. Alors pourquoi est-ce si difficile à réaliser ?

Faire des qubits

Les qubits, l'épine dorsale d'un ordinateur quantique, sont difficiles à fabriquer et, une fois établis, sont encore plus difficiles à contrôler. Les scientifiques doivent les amener à interagir de manières spécifiques qui fonctionneraient dans un ordinateur quantique.

Les chercheurs ont essayé d'utiliser des matériaux supraconducteurs, des ions contenus dans des pièges à ions, des atomes neutres individuels et des molécules de complexité variable pour les construire. Cependant, leur faire conserver longtemps l'information quantique s'avère difficile.

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Lors de recherches récentes, des scientifiques du MIT ont conçu une nouvelle approche, utilisant un groupe de molécules simples composées de seulement deux atomes comme qubits.

Nous utilisons des molécules ultrafroides en tant que « qubits » Le professeur Martin Zwierlein, auteur principal de l'article, a déclaré à Alphr en 2017. Les molécules ont longtemps été proposées comme vecteurs d'informations quantiques, avec des propriétés très avantageuses par rapport à d'autres systèmes comme les atomes, les ions, les qubits supraconducteurs. , etc. Ici, nous montrons pour la première fois, que vous pouvez stocker de telles informations quantiques pendant des périodes prolongées dans un gaz de molécules ultrafroides. Bien sûr, un éventuel ordinateur quantique devra également effectuer des calculs, par exemple, faire interagir les qubits les uns avec les autres pour réaliser ce que l'on appelle des portes. Zwierlein a poursuivi : Mais d'abord, vous devez montrer que vous pouvez même conserver des informations quantiques, et c'est ce que nous avons fait.

Les qubits créés au MIT ont conservé les informations quantiques plus longtemps que les tentatives précédentes, mais toujours seulement pendant une seconde. Ce délai peut sembler court, mais il est en fait de l'ordre de mille fois plus long qu'une expérience comparable qui a été réalisée, a expliqué Zwierlein.

Plus récemment, des chercheurs de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud ont fait une percée significative dans la poussée vers l'informatique quantique. Ils ont inventé un nouveau type de qubit appelé flip-flop qubit , qui utilise l'électron et le noyau d'un atome de phosphore. Ils sont contrôlés par un signal électrique au lieu d'un signal magnétique, ce qui les rend plus faciles à distribuer. Le qubit 'flip-flop' fonctionne en éloignant l'électron du noyau à l'aide d'un champ électrique, créant un dipôle électrique.

Au-delà des qubits

Ce ne sont pas seulement les qubits, cependant, que les scientifiques doivent comprendre. Ils doivent également déterminer le matériau pour fabriquer avec succès des puces informatiques quantiques.

Chiu papier , publié plus tôt en 2017, a découvert des couches ultrafines de matériaux qui pourraient constituer la base d'une puce informatique quantique. Chiu a dit à Alphr : La chose intéressante à propos de cette recherche est de savoir comment nous choisissons le bon matériau, découvrons ses propriétés uniques et utilisons son avantage pour construire un qubit approprié.

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La loi de Moore prédit que la densité des transistors sur les puces de silicium double environ tous les 18 mois, a déclaré Chiu à Alphar. Cependant, ces transistors progressivement rétrécis atteindront finalement une petite échelle où la mécanique quantique jouera un rôle important.

La loi de Moore, à laquelle Chiu a fait référence, est un terme informatique développé par le co-fondateur d'Intel Gordon Moore en 1970. Il stipule que la puissance de traitement globale des ordinateurs double environ tous les deux ans. Comme l'affirme Chiu, la densité des puces diminue, un problème auquel les puces informatiques quantiques peuvent potentiellement répondre.

L'informatique quantique est-elle le vaporware ultime ?

Qu'est-ce que le vaporware ?

Au cas où vous n'auriez jamais entendu parler du terme vaporisateur , il s'agit essentiellement d'un produit lié au logiciel qui est annoncé mais pas encore disponible ou ne le sera peut-être jamais. Un exemple est un produit logiciel qui a été fortement commercialisé mais n'a jamais vu le jour.

Bien que des personnes fassent des prédictions optimistes depuis des décennies sur l'impact des ordinateurs quantiques et les diverses avancées dans les environnements commerciaux et de recherche, à quel point sommes-nous proches de la réalisation du rêve de l'informatique quantique ? Cette situation est-elle une prédiction du futur vaporware, ou deviendra-t-elle quelque chose d'utile ?

Nous plongeons dans le réalité de l'informatique quantique dans un autre article. En résumé, un ordinateur quantique effectuera probablement un calcul très irréaliste plus rapidement qu'un ordinateur conventionnel au cours des deux prochaines années. Cependant, ce ne sera pas un processus simple, et ce ne sera pas bon marché ou bénéfique pour les consommateurs de tous les jours.

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