L'informatique quantique - L'avenir plus rapide de l'informatique

Les ordinateurs sont devenus une partie importante de nos vies ces dernières années; dans n'importe quel secteur, qu'il s'agisse de l'éducation ou d'une démonstration scientifique spatiale, les ordinateurs sont utilisés partout, et il est impossible de faire quoi que ce soit de nos jours sans eux. Ainsi, depuis que les ordinateurs ont été inventés, leur taille a diminué et leur capacité a augmenté. Par exemple, vous avez peut-être remarqué que la puce de votre smartphone, qui était de 1 Go en 2010, fait désormais 1 téraoctet. En conséquence, vous pouvez voir à quelle vitesse la technologie évolue.
Malgré le fait que les ordinateurs sont devenus plus puissants au fil du temps, les ordinateurs que vous utilisez aujourd'hui ont encore certaines restrictions, telles que la puissance et la consommation d'énergie. Cela ouvre les portes à de nouvelles façons d'informatique à introduire.

Qu'est-ce que l'informatique quantique

L'informatique quantique est un type d'informatique qui utilise des phénomènes quantiques comme la superposition et l'intrication pour effectuer des calculs. En raison de sa capacité à interroger, surveiller, analyser et agir facilement sur des données provenant de n'importe quelle source, cette fantastique tendance technologique est également impliquée dans la prévention de la propagation du coronavirus et le développement de vaccins viables. La banque et la finance sont un autre secteur où l'informatique quantique est utilisée pour contrôler le risque de crédit, le trading à haute fréquence et la détection des fraudes.

Ordinateur quantique - une approche différente pour les 0 et les 1

Dans votre ordinateur portable ou ordinateur actuel, le "bit" est utilisé pour le calcul, où les données sont stockées sous la forme de nombres binaires zéro et un ou de nombres binaires utilisant le langage machine (le langage machine est écrit en code binaire, qui n'a que deux chiffres 0 et 1 car l'ordinateur ne comprend que le signal binaire c'est à dire 0 et 1 et le circuit de l'ordinateur c'est à dire le circuit en code binaire car l'ordinateur ne comprend que le signal binaire c'est à dire 0 et 1 et le circuit en code binaire car il le reconnait et transforme aux impulsions électriques, 0 indiquant désactivé et 1 indiquant activé.
Tout logiciel est créé pour l'ordinateur, puis converti en langage machine, et lorsque votre processeur colorise un logiciel, il utilise ce langage machine pour exécuter tous les processus.

Ordinateur quantique : La théorie de base de l'informatique quantique est basée sur un atome, l'idée consiste à utiliser un atome comme micro-calculateur pour décider de 0 (zéro) et de 1 (un).

Tout atome tourne naturellement, selon la physique, et ce spin peut être soit un spin ascendant, soit un spin descendant, c'est-à-dire vers le haut et vers le bas. Si nous regardons la technologie numérique, tout est retenu sous la forme de 0 et 1, c'est-à-dire que le spin ascendant de l'atome pourrait être 1 et le spin descendant pourrait être 0, mais si le spin atomique est détecté, ce sera 0. Donc il peut être à la fois en haut et en bas en même temps, c'est pourquoi on l'appelle un Qubit car ce n'est pas la même chose qu'un bit sur un ordinateur typique. Les bits quantiques, également appelés qubits, sont distincts des bits en ce que les informations contenues dans les bits peuvent prendre la forme d'un 0 ou d'un 1, tandis que les informations contenues dans les qubits peuvent prendre la forme d'un 0 ou d'un 1. Il peut être en valeur 0 ou 1.

Ainsi, un ordinateur qui implique Quantum Basics pour calculer et résoudre nos calculs compliqués devient un ordinateur quantique.

Un ordinateur quantique de 40 cubes aurait une capacité de calcul similaire aux superordinateurs d'aujourd'hui et la capacité de calculer des données beaucoup plus rapidement que les superordinateurs d'aujourd'hui.

Nos supercalculateurs ne sont plus assez super pour nos derniers problèmes

Jusqu'à présent, nous nous sommes appuyés sur des superordinateurs pour résoudre la plupart des problèmes. Ce sont des ordinateurs traditionnels extrêmement puissants avec des milliers de cœurs CPU et GPU. Les supercalculateurs, en revanche, ne sont pas très aptes à résoudre certains types de problèmes qui semblent simples à première vue. C'est pourquoi les ordinateurs quantiques sont nécessaires.
par exemple : Considérez le scénario suivant : vous devez asseoir dix personnes capricieuses à un dîner, et il n'y a qu'un seul plan de table parfait parmi toutes les combinaisons imaginables. Combien de combinaisons différentes devriez-vous essayer avant de choisir la meilleure ?
En utilisant la formule factorielle N, il devient 3 628 800 soit 3 millions de combinaisons pour seulement 10 personnes.
Donc, si nous induisons une version plus large de ces types de problèmes, une solution plus fiable et plus rentable est nécessaire.

De plus, les supercalculateurs manquent de mémoire de travail pour gérer les nombreuses combinaisons de situations du monde réel, des versions plus grandes de ces types de problèmes confondent même nos supercalculateurs les plus puissants.
Chaque combinaison doit être analysée une par une par des supercalculateurs, ce qui peut prendre beaucoup de temps.

Les ordinateurs quantiques sont plus rapides

Les ordinateurs quantiques peuvent représenter ces énormes problèmes dans des espaces multidimensionnels massifs créés par des ordinateurs quantiques. C'est quelque chose dont les supercalculateurs traditionnels sont incapables.

Des algorithmes d'interférence d'ondes quantiques sont ensuite utilisés pour localiser des solutions dans ce domaine et les retranscrire sous des formes utilisables et compréhensibles.

La recherche de Grover est un algorithme quantique prometteur qui utilise ces principes. Supposons que vous ayez besoin de localiser un élément dans une liste de N. Sur un ordinateur traditionnel, vous devriez vérifier en moyenne N/2 éléments, et dans le pire des cas, vous devriez vérifier tous les N.
Sur un ordinateur quantique, la recherche de Grover trouverait l'objet après avoir vérifié environ N d'entre eux. Cela offre une amélioration significative de la vitesse de traitement et des gains de temps. Par exemple, supposons que vous ayez besoin de localiser un élément dans une liste d'un billion et que chaque élément ait pris une microseconde pour être vérifié :
De cette manière, un ordinateur traditionnel prendra environ une semaine.
Il faudra environ 1 seconde à un ordinateur quantique pour le terminer.
Ils sont donc parfaits pour les problèmes d'optimisation.

Les ordinateurs quantiques modifieront le paysage de la sécurité des données. Malgré le fait que les ordinateurs quantiques seront capables de casser de nombreux schémas de cryptage actuels, on s'attend à ce qu'ils développent des alternatives à l'épreuve du piratage.

L'ordinateur quantique "Sycamore" de Google a effectué un calcul en moins de quatre minutes (200sec) qui aurait pris 10 000 ans sur l'ordinateur le plus puissant du monde. C'est le démarrage du premier ordinateur quantique entièrement fonctionnel au monde, qui sera capable de produire de meilleurs médicaments, de développer une intelligence artificielle plus intelligente et de résoudre des mystères cosmiques.

Questions de taille

Les ordinateurs quantiques ont le potentiel d'être massifs en termes de capacité de calcul. En réalité, ils ont actuellement à peu près la taille d'un réfrigérateur résidentiel, avec un boîtier de commande de la taille d'un placard.

Les bits quantiques, ou qubits (bits CUE), sont utilisés de la même manière que les bits sont utilisés dans un ordinateur conventionnel pour stocker des informations sous forme quantique.

Mise en place de combinaisons Advanced Techs

Superfluides : Les superfluides ont été utilisés pour refroidir les supraconducteurs. Nous refroidissons ces supraconducteurs à un centième de degré Celsius au-dessus du zéro absolu, qui est la température théoriquement la plus basse autorisée par la physique.

Supraconducteurs : Lorsque les électrons traversent les supraconducteurs, ils forment des paires de Cooper, qui traversent un tunnel quantique appelé jonction Josephson.

Contrôle : Un qubit supraconducteur. Nous pouvons réguler le comportement du qubit et lui faire conserver, modifier et lire des informations en lui envoyant des photons.

Superposition : un qubit n'est pas particulièrement utile en soi. Nous pouvons cependant générer de grands espaces de calcul en en créant plusieurs et en les connectant dans un état connu sous le nom de superposition. Nous utilisons ensuite des portes programmables pour exprimer des problèmes complexes dans ce domaine.

Intrication : L'intrication quantique permet aux qubits de rester complètement couplés malgré leur comportement aléatoire. Des problèmes complexes spécifiques peuvent être résolus plus efficacement et plus rapidement à l'aide d'algorithmes quantiques qui tirent parti de l'intrication quantique.