Même les ordinateurs quantiques peuvent bénéficier de l'auto-amélioration

Lorsqu'Albert Einstein a décrit pour la première fois l'intrication quantique en 1935, il a utilisé des termes comme « effrayant » en raison de son comportement étrange. Il est très peu probable qu'il ait jamais imaginé que ces particules étranges deviendraient l'épine dorsale d'une révolution informatique quantique.

À cette époque, la physique quantique était sans précédent et demeure une science de pointe qui a le potentiel de transformer le monde tel que nous le connaissons. Aujourd'hui, les ordinateurs quantiques continuent de repousser les limites de la technologie et jouent un rôle crucial dans la compréhension mondiale de l'intrication quantique.

Que sont les ordinateurs quantiques et comment fonctionnent-ils ?

Nombreux sont ceux qui voient dans les dispositifs quantiques l'avenir du calcul à haut débit. Ces machines puissantes peuvent surpasser de plusieurs ordres de grandeur les supercalculateurs les plus avancés. Leurs performances et leurs capacités accrues proviennent du fait que ces dispositifs s'appuient sur des bits quantiques appelés qubits plutôt que sur des bits de calcul traditionnels.

Les qubits offrent des capacités de calcul bien supérieures, car ils exploitent le comportement unique de la physique quantique. Des phénomènes tels que la superposition, l'intrication et l'interférence quantique permettent de créer des ordinateurs dotés de capacités bien supérieures à celles des systèmes traditionnels.

Comprendre l'intrication quantique dans l'informatique moderne

De manière impressionnante, les ordinateurs quantiques peuvent atteindre des performances aussi élevées grâce à la composition des qubits et à l'intrication quantique. L'intrication quantique désigne un phénomène unique où deux particules restent interconnectées, malgré leur distance.

Même des années-lumière de distance ne suffiront pas à séparer des qubits connectés quantiquement. Notamment, les particules bloquées dans l'intrication quantique ne peuvent être décrites indépendamment, car leur état est partagé par toutes les particules bloquées.

Comment l'intrication quantique est-elle détectée aujourd'hui ? Explication des méthodes actuelles.

L'un des principaux obstacles à l'accessibilité des ordinateurs quantiques réside dans la difficulté de détecter l'intrication quantique. La méthode actuelle utilise l'approche Clauser-Horne-Shimony-Holt (CHSH), introduite en 1969. Cette approche permet de détecter l'intrication en décelant les incohérences entre les prédictions quantiques et le réalisme local.

Dernières avancées en informatique quantique : mise à jour 2025

La méthode CHSH est l'approche de référence des ingénieurs en informatique quantique depuis des années. Cependant, les progrès récents de l'IA ont popularisé les méthodes adaptatives de détection de l'intrication basées sur l'apprentissage automatique. Les ingénieurs ont créé de puissants réseaux neuronaux capables de mieux surveiller et classer les états quantiques entre intriqués et séparables.

Limites des ordinateurs quantiques actuels et comment les scientifiques les surmontent

L'un des principaux problèmes des ordinateurs quantiques les plus avancés d'aujourd'hui réside dans la détection des particules intriquées. Ces systèmes, comme CHSH, ne peuvent jamais réaliser de mesure précise, car il a été prouvé que la méthode d'observation perturbe et détruit certains états quantiques.

Ironiquement, l'intrication quantique peut relier des particules entre elles, mais elle est en elle-même très fragile. Lorsque les outils CHSH sont utilisés pour mesurer un état quantique et des mesures locales sur des sous-systèmes spatialement séparables, ils provoquent involontairement l'effondrement de la fonction d'onde globale sur une grande partie du système.

Nouvelle étude : Comment les ordinateurs quantiques peuvent détecter leur propre intrication

L'étude "Détection et protection de l'intrication par la non-localité, le témoin d'intrication variationnelle et les mesures non locales, "¹  Une étude publiée dans Physical Review Letters met en évidence une meilleure façon de détecter l'intrication quantique. Au lieu de s'appuyer sur un algorithme d'IA pour accomplir cette tâche, des ingénieurs de l'Université de Tohoku et de la St. Paul's School de Londres ont présenté une option basée sur l'intelligence quantique.

Il s'agit du premier algorithme quantique capable de détecter l'intrication sans causer de dommages. Les ingénieurs affirment que leur nouveau cadre de mesure non locale, appelé témoin d'intrication variationnelle (VEW), permet aux ordinateurs quantiques de vérifier leur état quantique.

Qu'est-ce que le témoin d'intrication variationnelle (VEW) en informatique quantique ?

Le protocole témoin d'intrication variationnelle commence par l'analyse de chaque état à l'aide de l'algorithme quantique propriétaire. Ce nouveau système prend en compte les données recueillies par un opérateur témoin paramétré et les combine avec les inégalités CHSH.

Cette approche permet au système de séparer les particules en deux catégories : intriquées et séparables. Contrairement aux approches précédentes, cette méthode optimise la détection de l'intrication sans entraîner de dégradation des particules intriquées dans la zone d'observation.

Source – Université de Tohoku

Test des ordinateurs quantiques : comment VEW préserve l'intrication

Pour tester leur théorie, les ingénieurs ont commencé par tester des puces supraconductrices. L'objectif était de simuler la mesure non locale et d'évaluer l'état des qubits quantiques après mesure afin de confirmer la préservation de l'intrication dans les zones optimisées. Les tests comprenaient des essais en laboratoire et des simulations informatiques.

Les ingénieurs ont conclu que leur nouvelle méthode améliore la fiabilité de la détection de l'intrication à tous les niveaux. Elle surpasse largement les méthodes précédentes, y compris celles assistées par IA, et optimise l'efficacité de la distinction entre états séparables et intriqués.

Ce test démontre clairement que la méthode permet d'effectuer des mesures détaillées sans provoquer d'effondrement de la fonction d'onde. Elle sera donc cruciale pour les futures découvertes et recherches technologiques, où la surveillance de l'état quantique de ces particules est essentielle à la réussite.

Pourquoi VEW est important : les avantages pour l'avenir de la technologie quantique

Cette étude sur l'informatique quantique présente plusieurs avantages pour le marché. Elle permet notamment aux ingénieurs et aux chercheurs de mesurer et d'évaluer avec précision les propriétés d'intrication sans effondrer la fonction d'onde quantique. Elle est donc bien plus fiable et précise que toutes les options actuelles.

Applications concrètes des ordinateurs quantiques et perspectives

Les applications de cette technologie sont nombreuses. L'informatique quantique, par exemple, l'intégrera pour améliorer ses offres et ses capacités. Actuellement, les ordinateurs quantiques sont extrêmement coûteux en raison de leur précision et de leurs coûts de maintenance.

Par exemple, les ordinateurs quantiques nécessitent un système de refroidissement très puissant pour fonctionner. Ces systèmes peuvent être optimisés grâce aux données de cette étude, car la nouvelle méthode de détection permettra aux ingénieurs de mieux suivre les effets du système sur l'intrication.

Communication quantique : connexions en temps réel avec des particules intriquées

Le secteur des communications quantiques a le potentiel de révolutionner la communication. Les particules quantiques intriquées étant connectées, elles constituent un dispositif de communication idéal. À l'avenir, la communication quantique permettra aux ingénieurs et aux voyageurs spatiaux de communiquer en temps quasi réel, quelle que soit la distance et malgré toute forme d'interférence naturelle.

Cryptographie quantique : l'avenir de la sécurité inviolable

La cryptographie quantique utilise la physique quantique pour répondre aux exigences cryptographiques. La puissance de ces systèmes avancés pourrait rendre les méthodes de chiffrement actuelles obsolètes. Les ingénieurs s'intéressent actuellement aux solutions de l'informatique quantique pour chiffrer et décrypter les méthodes de cryptographie actuelles.

La menace que représentent les ordinateurs quantiques pour les systèmes de chiffrement traditionnels est bien réelle. Certaines cryptomonnaies sont déjà conçues avec une protection quantique intégrée à leur codage, afin de les protéger contre les nouvelles méthodes de piratage quantique.

Chronologie des ordinateurs quantiques

Il reste encore beaucoup à faire pour intégrer cette nouvelle technologie quantique aux ordinateurs de pointe actuels. Il faudra peut-être plus de dix ans avant de pouvoir mettre la main sur un ordinateur quantique personnel abordable.

Malgré l’attente d’applications commerciales, cette technologie pourrait être immédiatement utilisée par les gouvernements, les militaires et d’autres organismes cherchant à approfondir leur compréhension de l’intrication quantique.

Rencontrez les chercheurs à l'origine de la percée de l'intrication quantique

L'étude sur l'informatique quantique a été menée par Le Bin Ho, professeur adjoint au Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences et à l'École supérieure d'ingénierie de l'Université de Tohoku. Il était assisté par Haruki Matsunaga et d'autres ingénieurs de l'Université de Tohoku et de la St. Paul's School de Londres.

Plans d'avenir

Maintenant que l'équipe a prouvé l'efficacité de son algorithme, son prochain objectif est d'en améliorer les performances. Fait impressionnant, les chercheurs ont déjà commencé à peaufiner l'algorithme afin d'optimiser ses capacités de détection d'intrication.

Les principales entreprises qui feront progresser l'informatique quantique en 2025

La course à la création d'ordinateurs quantiques abordables et fiables est lancée. De grandes entreprises comme Microsoft et NVIDIA dominent ce secteur et ont investi des millions dans la création de ces appareils informatiques haut de gamme.

Il est à noter que la nature avancée de la technologie ouvre inévitablement la voie aux petites entreprises pour devenir des acteurs majeurs du marché. Voici l'exemple d'une entreprise qui a récemment suscité beaucoup d'intérêt.

IonQ Inc

IonQ Inc. (IONQ -4.58%) est entrée sur le marché en 2015. Il est à noter que ses fondateurs, Christopher Monroe et Jungsang Kim, travaillaient dans le domaine de la mécanique quantique depuis près de 25 ans. Cette expérience a permis à l'entreprise de pénétrer très rapidement le secteur et de devenir l'un des principaux chercheurs en informatique quantique au monde.

Aujourd'hui, le fabricant d'ordinateurs quantiques basé dans le Maryland est présent et compte une clientèle mondiale. Il a signé des contrats de haut niveau, dont un contrat de 54.5 millions de dollars avec le laboratoire de recherche de l'US Air Force. Cet accord confie à IonQ la création de l'infrastructure des futurs systèmes quantiques.

Depuis son lancement, IonQ a attiré de nombreux investisseurs de haut niveau et professionnels du secteur. Peter Chapman, d'Amazon Prime, a notamment été nommé PDG en 2019. Depuis, l'entreprise a noué des partenariats stratégiques avec Azure, Google Cloud et Microsoft, pour n'en citer que quelques-uns.

Ceux qui recherchent une action fiable et éprouvée dans le secteur des ordinateurs quantiques devraient approfondir leurs recherches sur IONQ. L'historique de l'entreprise et ses investissements continus dans son réseau et ses produits lui ont valu une recommandation d'achat solide de la part de la plupart des analystes.

Dernières nouvelles sur IonQ Inc.

Pourquoi la révolution de l'informatique quantique change tout

L'introduction des ordinateurs quantiques constitue une avancée majeure pour l'humanité. Elle ouvrira la voie à des systèmes d'IA plus avancés et permettra aux ingénieurs de réaliser des simulations et des recherches à une échelle inédite.

Tous ces facteurs font de cette étude un projet révolutionnaire. L'équipe à l'origine de cette recherche mérite donc d'être saluée pour ses efforts et son travail acharné. Elle pose les bases de la prochaine révolution informatique.

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Études référencées :

^{1. Matsunaga, H. et Ho, LB (2025). Détection et protection de l'intrication par la non-localité, le témoin d'intrication variationnelle et les mesures non locales. Recherche sur la revue physique, 7(1), 013239. https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.7.013239}