Présentation de l'informatique quantique – Blogs parfaits

L’informatique quantique est l’une des technologies les plus en vogue au monde à l’heure actuelle, mais elle est également considérée comme un domaine extrêmement compliqué car les concepts quantiques impliqués ne sont pas faciles à comprendre. Pour simplifier les choses pour les personnes intéressées à apprendre l'informatique quantique, j'écrirai une série de blogs pour donner une compréhension holistique de ce qu'est l'industrie quantique et de ce que signifient les technologies.

Commençons par comprendre ce qu'est le quantique. l'informatique, c'est comment elle va remodeler le monde et à quoi ressemblent les tendances actuelles du marché.

Qu'est-ce que l'informatique quantique?

Actuellement, les ordinateurs sont fabriqués avec des transistors en silicium. Ces transistors deviennent de plus en plus petits et plus puissants d'année en année. Cependant, il existe une limite physique à cette technologie. Dans ces types de circuits, si les conducteurs sont trop proches les uns des autres, les électrons peuvent rebondir entre eux. De plus, si un transistor est trop petit, les électrons peuvent passer par la grille du transistor. Ce phénomène est connu sous le nom de tunnel quantique et peut ruiner tout le circuit. Il est clair que le comportement incertain des particules quantiques est à la base des limites physiques des circuits de silicium.

Les scientifiques ont inventé une nouvelle technologie informatique avec ce comportement incertain des particules quantiques, connue sous le nom de calcul quantique .

] Même si l'informatique quantique n'est pas un remplacement absolu des ordinateurs en silicium, dans des cas spécifiques, elle peut fournir une puissance de traitement incroyable.

Les bits sont utilisés pour stocker des données dans un ordinateur. Lorsque le transistor est actif, c'est un 1 et lorsqu'il est inactif, c'est un 0. La formule 2 ^ bits représente le nombre de combinaisons que les bits peuvent créer.

Une particule quantique est utilisée comme un bit dans les ordinateurs quantiques. Cela s'appelle un qubit. Cela peut être un électron, un photon ou n'importe quelle particule, mais les électrons externes dans les atomes de phosphore sont couramment utilisés. Ici, c'est un 1 lorsque la rotation est vers le haut et 0 lorsqu'elle est vers le bas. Le spin peut être contrôlé avec un champ électromagnétique. Jusqu'à présent, il semble que les ordinateurs quantiques et silicium soient très similaires, mais les particules quantiques sont mystérieuses. Le spin des électrons peut être vers le haut, vers le bas, et lorsque nous n'observons pas, ils peuvent être de haut en bas en même temps. C'est ce qu'on appelle la superposition quantique. Par conséquent, les ordinateurs quantiques peuvent fournir une puissance de traitement incroyable.

Dans un ordinateur classique, si nous avons 2 bits, il peut créer 4 combinaisons, mais n'en utiliser qu'une à la fois. En outre, 4 combinaisons peuvent être créées par 2 qubits. En raison de la superposition, il peut les utiliser tous en même temps. Avec 20 et 60 qubits, il peut maintenir un million de combinaisons et n'importe quel nombre de combinaisons égal à toutes les particules de l'univers respectivement. Pour cette raison, il est clair qu’un ordinateur quantique ne remplace pas un ordinateur classique. Ils sont particulièrement conçus pour le traitement parallèle. Par exemple:

• Un ordinateur quantique ne pourra pas offrir une vitesse supplémentaire pour le travail quotidien. Parfois, cela pourrait être plus lent.
• Les ordinateurs quantiques peuvent être utilisés pour la recherche de bases de données car ils peuvent rechercher plusieurs chemins à la fois, réduisant ainsi considérablement le temps de recherche.
• Le développement des ordinateurs quantiques pourrait affecter la sécurité des données. Le cryptage est utilisé pour la protection des données. Pour casser un code de cryptage, vous devrez le forcer. Même un supercalculateur prendra des milliards d'années pour le faire, mais un ordinateur quantique peut le faire en peu de temps.
• Les simulations sont utilisées par les scientifiques pour prédire le comportement du temps, de l'espace, de l'ADN, etc. -consommant car il y a des millions de calculs. Les ordinateurs quantiques peuvent réduire le temps nécessaire pour exécuter des simulations car ils peuvent effectuer des millions de calculs à la fois.
• Les ordinateurs quantiques ont besoin de conditions environnementales très spécifiques et nous ne pouvons pas observer les processus internes lorsqu'ils

L'informatique quantique remodelera-t-elle le monde de l'informatique?

Traitement des données

Les ordinateurs classiques utilisent des bits (0 ou 1) pour traiter l'information. Mais si nous utilisons des particules quantiques comme données, quelque chose d'intéressant se produit. En utilisant la superposition, ils peuvent lire à la fois un 0 ou un 1 en même temps. Cela augmente la quantité de données pouvant être représentées de façon exponentielle et permet aux ordinateurs quantiques de traiter beaucoup plus de données que les ordinateurs classiques ne pourront jamais le faire. Si un ordinateur quantique avait 100 qubits, il serait plus puissant pour certaines applications que tous les supercalculateurs de la Terre réunis. Trois cents qubits pourraient contenir plus de nombres simultanément qu'il n'y a d'atomes dans l'univers. Alors, pensez à ce qu'un milliard de qubits serait capable de faire.

Pour mettre tout cela en contexte, un ordinateur portable moderne peut modéliser 26 électrons et un superordinateur 43 électrons. Mais qu'en est-il d'un système à 50 électrons? C’est impossible pour tout ordinateur classique existant. Mais ce serait une tâche facile pour un ordinateur quantique avec plusieurs qubits.

Intrication

L'enchevêtrement est un autre phénomène où deux particules peuvent être liées de sorte qu'une particule donne toujours le même résultat que l'autre même s'ils sont séparés des côtés opposés de la terre ou même de l'univers. Ils montreraient le même résultat les uns que les autres à chaque fois.

Cela fait encore débat, mais les particules intriquées pourraient rendre la communication instantanée, quelle que soit la distance entre les particules. Ce serait également très utile pour la sécurité, car il n'utilise potentiellement aucune infrastructure physique pour transférer ces informations. Cela signifie qu'à l'avenir, il peut être impossible que la communication soit interceptée ou piratée à l'insu du propriétaire de l'information.

Quantum Gates

Les ordinateurs classiques utilisent des portes logiques pour exécuter des fonctions. Les portes quantiques peuvent faire beaucoup plus – les portes enchevêtrent les probabilités de changement et réduisent les qubits de superposition pour produire des résultats. En termes simples, ils peuvent exécuter toutes les possibilités à la fois. Sur un ordinateur classique, il vérifierait toutes les probabilités une par une.

Cela signifie que les ordinateurs quantiques peuvent trouver une solution beaucoup plus rapidement, en particulier sur de grands ensembles de données. Mais cela va bien au-delà de cela. Si vous voulez modéliser le monde, nous pouvons encoder les règles mêmes de la physique dans ses opérations sur des qubits, tout comme nous utiliserions des circuits de portes logiques sur des bits classiques. C’est presque comme coder la physique pure dans l’essence fondamentale de la nature et de la réalité. Il ne s'agit pas simplement d'une approximation mathématique de la réalité comme nous le faisons maintenant en science.

Trouver de nouveaux matériaux

Les ordinateurs quantiques pourraient simuler notre univers, nous permettant de modéliser de nouvelles molécules dans des arrangements que nous n'avons pas découverts et de les tester pour trouver de nouveaux matériaux. Ces nouveaux matériaux peuvent aider à créer d'autres révolutions dans la science et l'ingénierie jamais imaginées auparavant, telles que de nouvelles sources d'énergie puissantes, des matériaux ultra-résistants, des supraconducteurs et des médicaments incroyablement efficaces. Le monde est composé d'atomes et de molécules, et si nous pouvions les simuler avec précision, nous serions sur la bonne voie vers un nouveau paradigme.

Gérer la complexité exponentielle de la nature

La nature et la réalité elle-même sont un système quantique qui ne peut pas être efficacement modélisé sur un ordinateur classique. Tout se résume à ceci: les informations nécessaires pour décrire un système quantique ne peuvent être détenues que par un autre système quantique. En raison des qubits, les ordinateurs quantiques sont quantiques et, tout comme la nature, ils n’ont aucun problème à suivre la complexité exponentielle de la nature.

Le marché mondial de l’informatique quantique commerciale

Comme vous pouvez le voir, le marché quantique est très concurrentiel. En 2019, le marché de l'informatique quantique était évalué à 507,1 millions de dollars; il devrait croître à un taux de croissance annuel de 56% au cours de la période de prévision (2020-2030), atteignant 64 988,3 millions de dollars d'ici 2030. [19659002] À ce moment-là, l'Europe et l'Amérique du Nord devraient représenter plus de 78% du marché de l'informatique quantique, le Canada, les États-Unis, le Royaume-Uni, l'Allemagne et la Russie investissant massivement dans ce domaine.

Le La National Security Agency (NSA), le Los Alamos National Laboratory et la NASA sont impliqués dans le développement de la technologie de l'informatique quantique. Un nombre croissant de partenariats sont observés dans ces régions, ainsi que l'arrivée de plusieurs startups.

Les principales sociétés opérant sur le marché extrêmement concurrentiel de l'informatique quantique sont:

• Telstra Corporation Limited
• IBM
• Silicon Quantum Computing
• Alphabet Inc.
• Huawei Investment & Holding Co. Ltd.
• Microsoft
• D-Wave Systems Inc.
• Intel

Google (la principale filiale opérationnelle d'Alphabet Inc.) , en collaboration avec la NSA, crée le Quantum AI Laboratory, où sont utilisés les ordinateurs quantiques développés par D-Wave Systems Inc.

Qu'est-ce que cela signifie?

Il reste encore beaucoup à apprendre sur l'informatique quantique et son impact potentiel sur l'industrie technologique. Restez à l'écoute de cette série de blogs pendant que nous explorons ce que nous savons sur l'informatique quantique.

À propos de l'auteur

Neha est un consultant technique à perficient. Elle est passionnée par la stratégie disruptive, l'innovation, l'entrepreneuriat et tout ce qui concerne la technologie et aimerait discuter autour d'un café sur les livres, l'art, les films et les sciences spatiales.

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