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"Des avancées majeures en informatique quantique : l’entreprise C12 dans un plan France 2030, l’armée française envisageant deux prototypes d’ordinateurs quantiques, mais risque de destruction de la cybersécurité des pays selon IBM" par Jacques Hallard

jeudi 19 septembre 2024, par Hallard Jacques


ISIAS Informatique Quantique

Des avancées majeures en informatique quantique : l’entreprise C12 dans un plan France 2030, l’armée française envisageant deux prototypes d’ordinateurs quantiques, mais risque de destruction de la cybersécurité des pays selon IBM
Jacques Hallard , Ingénieur CNAM, site ISIAS – 15/09/2024

Dessin : Ordinateur quantique : Honeywell fusionne avec CQC

Par François Cointe, Cartoonist - Publié le 15 juin 2021 – Source : https://www.lemagit.fr/dessin/Ordinateur-quantique-Honeywell-fusionne-avec-CQC

Plan du document : Préambule Introduction Sommaire Auteur


Préambule

Entrée en matière dans un secteur technologique où la recherche fait des bonds en avant pour des applications prochaines telles que dans l’information et la communication, les simulations physico-chimiques, la régulation des transports et des réseaux d’énergie, l’intelligence artificielle et la finance, la cryptographie et la cybersécurité …

Quels pourront être les impacts concrets de l’informatique quantique ? - « Les débouchés sont multiples. Les secteurs les plus intéressés sont dans le domaine de la simulation. Donc chez des entreprises comme EDF ou Airbus, qui peuvent vouloir accélérer ou optimiser leur R&D. Il peut s’agir d’optimiser les réseaux électriques dans le cadre de l’utilisation des voitures électriques. Il peut aussi y avoir de l’utilisation R&D dans les domaines de la finance, pour optimiser les algorithmes de trading, ou de la santé, pour accélérer la recherche de médicaments et surtout de traitement dans l’utilisation des molécules… » - In ‘lesnumeriques.com’

Rappel - Intrication - L’intrication quantique se réfère à l’existence d’un lien invisible entre deux particules qui ont été émises en même temps, quelle que soit la distance qui les sépare. De la sorte, si l’état de l’une d’elles se modifie, celui de sa jumelle change de façon instantanée, comme s’il s’agissait d’un seul et même système. 04 février 2023

« La France ambitionne de devenir un centre de l’industrie quantique au niveau mondial en renforçant l’attractivité de la filière nationale via la formation de 5.000 nouveaux talents. Suivez toute l’actualité des Numériques sur Google Actualités et sur la chaîne WhatsApp des Numériques » - Source : Numerama

Rappel – Qubit (parfois écrit qbit)- Un qubit est l’unité de base de l’information en informatique quantique. Un qubit utilise les phénomènes mécaniques quantiques de superposition pour obtenir une combinaison linéaire de deux états. Un bit binaire classique ne peut représenter qu’une seule valeur binaire, telle que 0 ou 1, ce qui signifie qu’il ne peut être que dans l’un des deux états possibles. Voir aussi Présentation d’un qubit en annexe

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Introduction

Ce dossier revient sur l’informatique quantique et sur la forte probabilité qu’elle puisse beaucoup dans d’assez brefs délais, « changer le monde » et pour « résoudre des problèmes particulièrement complexes … grâce aux ordinateurs dotés de cette technologie qui sont plus performants et plus rapides…

Il est rapporté que « l’informatique quantique fait une avancée majeure » et qu’une start-up française (C12 lève 18 millions d’euros)… dévoile sa stratégie avec ses puces révolutionnaires, tant et si bien que l’armée française désire deux prototypes d’ordinateurs quantiques universels pour 2032…

Pourtant il est signalé par IBM que « l’informatique quantique pourrait détruire la cybersécurité des pays » ; ce qui n’empêche pas cette société d’investir massivement dans ses recherches en France…

Quelques avancées technologiques récentes sont ensuite rapportées :

  • Pour l’Internet quantique, des photons intriqués plus robustes pourraient signifier son avènement (Paul Tozier - Publié le 03/09/24)
  • Pourquoi et comment « l’informatique quantique fait une avancée majeure » – (Antoine Roche - Mis à jour le 28/08/24)
  • « Le processeur quantique d’une entreprise finlandaise bat un record de stabilité » - (Antoine Gautherie le 3 septembre 2024, diffusé par ‘journaldugeek.com’) Science – Auteur Antoine Gautherie le 3 septembre 2024 à 17h14
  • « Des millénaires de calcul en quelques secondes : cette technologie quantique va mettre fin à la suprématie des superordinateurs » - (Jérémy Bittan le 06 septembre 2024)
  • « La communication quantique ultrasécurisée est bientôt possible grâce à ces photons d’une luminosité jamais vue » - (Julien Dommez le 08/09/2024…
    Les articles sélectionnés pour ce dossier – préparé dans un but didactique – sont à retrouver avec leurs accès dans le sommaire ci-après

En annexe, la présentation d’un qubit selon ‘azure.microsoft.com’

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Sommaire {{}}

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  • Rétrospective - Informatique quantique : où en est-on ? - Par Patrick Randall - Publié le 13/12/21 à 14h00 – Document ‘lesnumeriques.com’
    JH2024-09-12T19:44:00J

(@patricknrandall)

© Getty – Misha Friedman - Douglas McClure, responsable de l’ingénierie quantique chez IBM Research, travaille sur l’ordinateur quantique Q System One d’IBM, en octobre 2019.

ENTRETIEN // Flavien Vottero, directeur d’études chez Xerfi et auteur de l’étude La révolution de l’informatique quantique, nous apporte quelques éclairages sur la structuration de l’écosystème quantique mondial.

Alors que Google, IBM ou encore les chercheurs chinois derrière Zuchongzhi revendiquent tour à tour la suprématie quantique, cette révolution informatique attire de plus en plus les investisseurs. Jusqu’ici en 2021, les start-up du secteur ont levé environ 900 millions d’euros dans le monde, soit plus de quatre fois la somme levée en 2020, selon l’institut Xerfi. Le marché global de l’informatique quantique est aujourd’hui estimé à environ 120 millions d’euros.

En France, ce nouveau Graal de l’informatique, censé pouvoir à terme résoudre des problèmes particulièrement complexes à plusieurs variables dans un temps plus court qu’avec l’informatique que l’on connaît aujourd’hui, fait l’objet d’un plan à 1,8 milliard d’euros annoncé début 2021. Il prend aussi une place significative dans le plan France 2030 annoncé par Emmanuel Macron en octobre 2021. Mais de quoi s’agit-il et où en est-on dans son développement ? Quels sont les principaux acteurs qui en forment le marché ? Flavien Vottero, directeur d’études chez Xerfi, nous livre quelques éléments de réponse.

LES NUMÉRIQUES – Quelle est votre définition de l’informatique quantique ?

FLAVIEN VOTTERO – C’est une nouvelle manière d’utiliser les supercalculateurs, basée sur des qubits et fonctionnant de manière différente de l’informatique traditionnelle qui code en 0 et en 1, avec la possibilité d’avoir de multiples facteurs exponentiels. Il y a différentes technologies pour fabriquer ces qubits : les supraconducteurs, les ions piégés, les atomes neutres, les spins d’électron… Tout cela sur la base de la physique quantique. L’intérêt est que ces différentes innovations technologiques permettent d’accélérer les calculs, mais ce n’est pas l’intérêt principal. C’est dans les recherches exponentielles avec des critères multifactoriels que le quantique trouve un avantage par rapport à l’informatique traditionnelle.

Où en est le développement de l’informatique quantique ?{{}}

Jusqu’à il y a un an environ, on était encore en phase de R&D dans des laboratoires. En France, il s’agit surtout de laboratoires publics comme l’Inria ; aux États-Unis, il s’agit à la fois de recherche publique et privée. Aujourd’hui, on entre dans le cadre du développement de démonstrateurs. C’est-à-dire qu’en France, les appels d’offres mis en place par l’Inria portent sur le développement, par Quandela par exemple, de solutions pour démontrer la viabilité technologique. Ça, ce sera pour 2022. Ensuite, à partir de 2025, on aura des démonstrateurs pour la viabilité économique par rapport à l’informatique traditionnelle. L’industrialisation des véritables ordinateurs quantiques, c’est pour 2028-2030, pour un déploiement à l’échelle des supercalculateurs traditionnels. Tout cela pour des usages du quantique fonctionnant sans bruit, sans correction, soit le quantique de rêve.

Quels pourront être les impacts concrets de l’informatique quantique ?{{}}

Les débouchés sont multiples. Les secteurs les plus intéressés sont dans le domaine de la simulation. Donc chez des entreprises comme EDF ou Airbus, qui peuvent vouloir accélérer ou optimiser leur R&D. Il peut s’agir d’optimiser les réseaux électriques dans le cadre de l’utilisation des voitures électriques. Il peut aussi y avoir de l’utilisation R&D dans les domaines de la finance, pour optimiser les algorithmes de trading, ou de la santé, pour accélérer la recherche de médicaments et surtout de traitement dans l’utilisation des molécules.

Les États-Unis ont récemment placé plusieurs entreprises chinoises de quantique sur liste noire. À quel point le sujet devient-il aussi un enjeu géopolitique, voire militaire ?

Sur le rapport Chine-États-Unis, il faut distinguer l’informatique quantique avec les débouchés économiques, où l’on parle d’une deep tech qui donne un avantage concurrentiel pour l’ensemble de l’économie d’un pays, et tout un segment lié plutôt à la cybersécurité, aux transferts et à la sécurisation des données et des informations. C’est cet élément-là qui intéresse principalement les militaires : l’utilisation du quantique dans les réseaux. On parle donc de l’utilisation de codes et la possibilité de les casser. Les militaires investissent fortement là-dedans, notamment du côté de la Darpa [Agence pour les projets de recherche avancée de défense, NDLR] aux États-Unis. Il y a une troisième utilisation des technologiques quantiques : les capteurs quantiques. Notamment dans le domaine militaire, pour pouvoir remplacer les systèmes GPS et optimiser, par exemple, le positionnement des sous-marins de manière un peu cachée.

Si l’on prend le quantique en tant que marché, va-t-il finir par se consolider ou restera-t-il segmenté encore longtemps ?{{}}

Je pense qu’il restera segmenté. En Europe, il y a la volonté de ne pas être dépendant des technologies d’IBM. Aujourd’hui, les annonces de suprématie quantique sont à relativiser. Il s’agit de calculs très précis, donc ce n’est pas vraiment de la suprématie quantique. Ensuite, cette ’suprématie’ est atteinte avec des ordinateurs qui ont des taux d’échec énormes, ce qui empêche cette technologie d’être, pour l’heure, industrialisable. Chez IBM, la recherche se développe sur le quantique absolu, sans erreur. Ils ont une feuille de route planifiée jusqu’en 2025. Plus ça va aller, plus ils diront que leur ordinateur quantique est meilleur. Les qubits sont augmentés, donc la capacité de calcul est meilleure, il n’y a pas de doute. Mais aujourd’hui, la stabilité des systèmes est trop insuffisante pour que l’on puisse comparer leur ordinateur quantique au supercalculateur le plus puissant qui existe au Japon et qui est, lui, sur des calculs rigoureux avec un taux de réussite beaucoup plus élevé.

Pour corriger ces erreurs, le bruit des qubits, tout un système d’algorithmes se développe. Deux marchés vont donc se mettre en place. IBM ou Google vont continuer à investir massivement dans le développement de l’ordinateur quantique parfait, qui ne sortira pas avant 2028. Puis, des acteurs français comme Atos ou Quandela développent des technologies opérationnelles et industrialisables d’ordinateurs quantiques avec du bruit. De manière simpliste, c’est un peu comme dans les télécoms, où l’on a la ’vraie’ 5G et la ’fausse’ 5G. Donc ce n’est pas du quantique absolu, mais ça peut avoir des avantages, comme être opérationnel et apporter des solutions concrètes dans l’énergie ou la finance notamment. Atos se positionne sur ce type de technologies, HPE également. On ne peut donc pas dire qu’IBM ou Google va remporter la mise, car deux marchés se mettent en place.

Quelle technologie est la plus en avance ?{{}}

Il faut noter qu’on est encore en phase de démonstration industrielle. Certes, les supraconducteurs sont la technologie utilisée par IBM et Google. Elle est très développée, mais a aussi ses inconvénients. Pour fonctionner, il faut un zéro absolu, donc tout un refroidissement est nécessaire, qui fait que les installations sont énormes et donc difficilement utilisables ou déployables. D’autres recherches se développent donc, comme du côté de Pasqual, qui est plutôt sur les atomes neutres piégés. IONQ est sur les ions piégés, qui ont des avantages et des inconvénients, et qui font qu’il y aura une décantation du marché sur ces différents types de technologies. Ce n’est pas forcément la technologie la plus en avance aujourd’hui, comme le sont les supraconducteurs. Il est possible que d’autres technologies prennent l’avantage dans les prochaines années et rebattent les cartes. Amazon, par exemple, qui était très en retard, s’est relancé en utilisant la technologie de qubits de chat d’Alice & Bob.

Le quantique fait aussi partie du plan France 2030. Qu’est-ce qui fait la force du ’quantique français’ à l’heure actuelle ?{{}}

Tout un écosystème est en train de se créer. On a peut-être un peu de retard sur les logiciels quantiques, mais on a une vraie intégration sur toute la filière, que ce soit en amont sur le développement de composants, le refroidissement avec Air Liquide, l’installation avec Atos, et le développement de l’ordinateur avec d’autres start-up. Et surtout, il y a une vraie demande et un engagement de la part des entreprises utilisatrices. EDF, Airbus, Total sont déjà de grands investisseurs dans les supercalculateurs. C’est un avantage par rapport à d’autres technologies comme l’intelligence artificielle, où la demande privée n’est pas aussi développée.

Dans cette filière française, il n’y a pas que de l’investissement public pour financer de la R&D ou les start-up. On a un financement par la demande. Est-ce que cet écosystème français est viable à l’international ? Il y aura toujours le protectionnisme chinois, donc ce côté-là, on peut oublier. Il y a aussi un fort protectionnisme du côté américain, donc il est difficile de voir les start-up françaises se développer sur ce marché.

D’autant plus qu’aux États-Unis, on a à la fois de grands groupes qui ont une position monopolistique et des start-up qui profitent de levées de fonds stratosphériques. Mais est-ce que ces fonds levés ne sont pas trop importants ? Il ne faut pas oublier que l’on est toujours en phase de R&D, que les principaux coûts de ces start-up, qui ont un pipeline de recherche sur cinq ans, c’est la matière grise, le financement de chercheurs.

Quel risque y a-t-il de voir ’quantique’ devenir un buzzword au même titre que ’blockchain’, ’IA’ ou ’machine learning’, que certaines start-up semblent intégrer dans leur pitch simplement pour attirer les investisseurs ?

Pour moi, il y a un effet buzzword aux États-Unis. Les levées y sont beaucoup trop importantes par rapport à la réalité du marché et du potentiel retour sur investissement. Ça peut être négatif pour le secteur. En France, le financement est relativement plus structuré. Par exemple, Quantonation, un fonds d’investissement qui a un vrai savoir-faire et une compétence technique dans le domaine, a encore récemment levé des fonds [closing de plus de 20 millions d’euros en mars 2021, NDLR] pour financer des start-up. Aujourd’hui, c’est suffisant. Il faudrait pouvoir passer à l’échelle supérieure, et cela doit surtout passer par ces fonds spécialisés en deep tech.

Patrick Randall @patricknrandall Journaliste BtoB franco-britannique, Patrick se réserve le droit de parler le franglais en toute crédibilité.

Les Numériques - Test, actu, comparatif high-tech ...

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Source : https://www.lesnumeriques.com/pro/informatique-quantique-ou-en-est-on-a172469.html

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  • Rappel - Comment l’informatique quantique va changer le monde - Par Daphne Leprince-Ringuet - Publié le 24/12/2021 à 10:00 | Mis à jour le 26/04/2024 - ZDNET Pratique
    Technologie : Les entreprises explorent déjà le potentiel futur des ordinateurs quantiques, et certains secteurs prévoient de grands changements à venir. Voici huit façons dont l’informatique quantique va changer le monde.

Les plus grandes entreprises du monde lancent actuellement des programmes d’informatique quantique, et les gouvernements injectent des fonds dans la recherche quantique. Pour des systèmes qui n’ont pas encore prouvé leur utilité, les ordinateurs quantiques suscitent certainement beaucoup d’attention.

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La raison est que les ordinateurs quantiques, bien qu’ils soient encore loin d’avoir atteint leur maturité, devraient finalement ouvrir une toute nouvelle ère de l’informatique – une ère dans laquelle le matériel n’est plus une contrainte lors de la résolution de problèmes complexes, ce qui signifie que certains calculs qui prendraient des années, voire des siècles, aux systèmes classiques pourraient être réalisés en quelques minutes.

Qu’il s’agisse de simuler des matériaux nouveaux et plus efficaces ou de prédire avec une plus grande précision l’évolution du marché boursier, les ramifications pour les entreprises sont potentiellement énormes. Voici huit cas d’utilisation de la technologie quantique que des organisations de premier plan explorent actuellement et qui pourraient changer radicalement la donne dans des secteurs entiers.

1. Découvrir de nouveaux médicaments{{}}

La découverte de nouveaux médicaments repose en partie sur un domaine scientifique appelé ’simulation moléculaire’ qui consiste à modéliser la manière dont les particules interagissent à l’intérieur d’une molécule pour tenter de créer une configuration capable de combattre une maladie donnée. Ces interactions sont incroyablement complexes et peuvent prendre de nombreuses formes différentes, ce qui signifie qu’une prédiction précise du comportement d’une molécule sur la base de sa structure nécessite d’énormes quantités de calculs.

Il est impossible de le faire manuellement, et l’ampleur du problème est également trop importante pour les ordinateurs classiques actuels. En fait, on estime que la modélisation d’une molécule de seulement 70 atomes prendrait jusqu’à 13 milliards d’années à un ordinateur classique. C’est la raison pour laquelle la découverte de nouveaux médicaments prend autant de temps : les scientifiques adoptent le plus souvent une approche par essais et erreurs, dans laquelle ils testent des milliers de molécules contre une maladie cible dans l’espoir qu’une correspondance réussie sera finalement trouvée.

Les ordinateurs quantiques ont toutefois le potentiel de résoudre un jour le problème de la simulation moléculaire en quelques minutes. Les systèmes sont conçus pour pouvoir effectuer de nombreux calculs en même temps, ce qui signifie qu’ils pourraient simuler de manière transparente toutes les interactions les plus complexes entre les particules qui composent les molécules, permettant ainsi aux scientifiques d’identifier rapidement les candidats aux médicaments efficaces.

Les entreprises pharmaceutiques s’y intéressent : plus tôt cette année, le groupe Roche a annoncé un partenariat avec Cambridge Quantum Computing pour soutenir les efforts de recherche contre la maladie d’Alzheimer. De plus petites entreprises s’intéressent également à cette technologie. La start-up de biologie synthétique Menten AI, par exemple, s’est associée à la société D-Wave pour étudier comment les algorithmes quantiques pourraient aider à concevoir de nouvelles protéines qui pourraient éventuellement être utilisées comme médicaments thérapeutiques.

2. Créer de meilleures batteries{{}}

Qu’il s’agisse d’alimenter les voitures ou de stocker l’énergie renouvelable, les batteries contribuent déjà à la transition vers une économie plus verte, et leur rôle ne peut que s’accroître. Mais elles sont loin d’être parfaites : leur capacité est encore limitée, tout comme leur vitesse de charge, ce qui signifie qu’elles ne sont pas toujours une option adéquate.

Une solution consiste à rechercher de nouveaux matériaux dotés de meilleures propriétés pour construire des batteries. Il s’agit là d’un autre problème de simulation moléculaire : cette fois, il s’agit de modéliser le comportement de molécules qui pourraient être des candidats potentiels pour de nouveaux matériaux de batterie.

Comme pour la conception de médicaments, la conception de batteries est donc un autre travail lourd en données qui convient mieux à un ordinateur quantique qu’à un dispositif classique.

C’est pourquoi le constructeur automobile allemand Daimler s’est associé à IBM pour évaluer comment les ordinateurs quantiques pourraient aider à simuler le comportement des molécules de soufre dans différents environnements, l’objectif final étant de construire des batteries lithium-soufre plus performantes, plus durables et moins coûteuses que les batteries au lithium-ion actuelles.

3. Prévoir la météo{{}}

Malgré l’énorme puissance de calcul dont disposent les superordinateurs d’aujourd’hui, les prévisions météorologiques – en particulier celles à long terme – peuvent encore être décevantes d’inexactitude. En effet, un événement météorologique peut se manifester d’innombrables façons et les dispositifs classiques sont incapables d’ingérer toutes les données nécessaires à une prédiction précise.

En revanche, tout comme les ordinateurs quantiques peuvent simuler toutes les interactions entre les particules qui se produisent simultanément dans une molécule pour prédire son comportement, ils peuvent modéliser la façon dont d’innombrables facteurs environnementaux se conjuguent pour créer une tempête majeure, un ouragan ou une vague de chaleur.

Et parce que les ordinateurs quantiques seraient capables d’analyser pratiquement toutes les données pertinentes en même temps, ils sont susceptibles de générer des prédictions beaucoup plus précises que les prévisions météorologiques actuelles. Ce n’est pas seulement bon pour la planification de votre prochain événement en plein air : cela pourrait également aider les gouvernements à mieux se préparer aux catastrophes naturelles, ainsi qu’à soutenir la recherche sur le changement climatique.

Les projets dans ce domaine sont plus discrets, mais des partenariats voient le jour pour examiner de plus près le potentiel des ordinateurs quantiques. L’année dernière, par exemple, le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme a lancé un partenariat avec la société Atos, qui comprenait l’accès au simulateur quantique d’Atos, dans le but d’étudier l’impact que l’informatique quantique pourrait avoir sur les prévisions météorologiques et climatiques à venir.

4. Choisir des actions{{}}

JP Morgan, Goldman Sachs et Wells Fargo étudient tous activement le potentiel des ordinateurs quantiques pour améliorer l’efficacité des opérations bancaires, un cas d’utilisation souvent présenté comme susceptible de générer d’importantes retombées financières.

La technologie pourrait soutenir les activités des banques de plusieurs manières, mais l’une d’entre elles, déjà prometteuse, est l’application de l’informatique quantique à une procédure connue sous le nom de simulation de Monte-Carlo.

La méthode de Monte-Carlo consiste à fixer le prix des actifs financiers en fonction de l’évolution du prix des actifs connexes dans le temps, ce qui signifie qu’il est nécessaire de tenir compte du risque inhérent aux différentes options, actions, devises et matières premières. La procédure se résume essentiellement à prédire l’évolution du marché, un exercice qui devient de plus en plus précis à mesure que la quantité de données pertinentes augmente.

Les capacités de calcul sans précédent des ordinateurs quantiques pourraient accélérer jusqu’à 1 000 fois les calculs de Monte-Carlo, selon des recherches menées par Goldman Sachs en collaboration avec la société QC Ware. Une nouvelle encore plus prometteuse : les ingénieurs quantiques de Goldman Sachs ont modifié leurs algorithmes pour pouvoir exécuter la simulation de Monte-Carlo sur du matériel quantique qui pourrait être disponible d’ici cinq ans seulement.

5. Traitement du langage{{}}

Depuis des décennies, les chercheurs tentent d’apprendre aux ordinateurs classiques à associer un sens aux mots pour essayer de donner un sens à des phrases entières. Il s’agit d’un défi de taille compte tenu de la nature du langage, qui fonctionne comme un réseau interactif : plutôt que d’être la ’somme’ du sens de chaque mot, une phrase doit souvent être interprétée comme un tout. Et ce, avant même de tenir compte du sarcasme, de l’humour ou de la connotation.

Par conséquent, même les algorithmes classiques de traitement du langage naturel les plus avancés ont toujours du mal à comprendre le sens des phrases de base. Les chercheurs tentent de déterminer si les ordinateurs quantiques sont mieux à même de représenter le langage sous forme de réseau et, par conséquent, de le traiter de manière plus intuitive.

Ce domaine, connu sous le nom de traitement quantique du langage naturel, est l’un des principaux objectifs du Cambridge Quantum Computing. La société a déjà démontré expérimentalement que les phrases peuvent être paramétrées sur des circuits quantiques, où le sens des mots peut être intégré en fonction de la structure grammaticale de la phrase. Plus récemment, Cambridge Quantum Computing a publié lambeq, une boîte à outils logicielle qui peut convertir des phrases en circuit quantique.

6. Aider à résoudre le problème du représentant de commerce{{}}

Un vendeur reçoit une liste de villes qu’il doit visiter, ainsi que la distance entre chaque ville, et doit trouver l’itinéraire qui lui fera gagner le plus de temps et lui coûtera le moins cher. Aussi simple qu’il puisse paraître, le problème du représentant de commerce est celui auquel de nombreuses entreprises sont confrontées lorsqu’elles tentent d’optimiser leurs chaînes d’approvisionnement ou leurs itinéraires de livraison.

Avec chaque nouvelle ville ajoutée à la liste des vendeurs, le nombre d’itinéraires possibles se multiplie. Et à l’échelle d’une multinationale, qui est susceptible de traiter des centaines de destinations, quelques milliers de flottes et de délais stricts, le problème devient beaucoup trop important pour qu’un ordinateur classique puisse le résoudre en un temps raisonnable.

Le groupe ExxonMobil, par exemple, a tenté d’optimiser l’acheminement quotidien des navires marchands traversant les océans, soit plus de 50 000 navires transportant jusqu’à 200 000 conteneurs chacun, pour acheminer des marchandises d’une valeur totale de 14 000 milliards de dollars. Certains ordinateurs classiques existent déjà pour relever ce défi. Mais étant donné le nombre considérable de routes possibles à explorer, les modèles doivent inévitablement recourir à des simplifications et à des approximations. ExxonMobil a donc fait équipe avec IBM pour savoir si les algorithmes quantiques pouvaient faire un meilleur travail.

La capacité des ordinateurs quantiques à effectuer plusieurs calculs à la fois signifie qu’ils pourraient parcourir toutes les routes différentes en tandem, ce qui leur permettrait de découvrir la solution la plus optimale beaucoup plus rapidement qu’un ordinateur classique, qui devrait évaluer chaque option de manière séquentielle.

Les résultats d’ExxonMobil semblent prometteurs : les simulations suggèrent que les algorithmes quantiques d’IBM pourraient fournir de meilleurs résultats que les algorithmes classiques une fois le matériel amélioré.

7. Réduire les embouteillages{{}}

L’optimisation de la synchronisation des feux de circulation dans les villes, afin qu’ils puissent s’adapter au nombre de véhicules en attente ou à l’heure de la journée, pourrait grandement contribuer à fluidifier le flux de véhicules et à éviter les embouteillages aux carrefours très fréquentés.

C’est un autre problème que les ordinateurs classiques trouvent difficile : plus il y a de variables, plus le système doit calculer de possibilités avant de trouver la meilleure solution. Les ordinateurs quantiques pourraient évaluer différents scénarios en même temps, ce qui permettrait d’atteindre le résultat le plus optimal beaucoup plus rapidement.

Microsoft a travaillé sur ce cas d’utilisation en collaboration avec Toyota Tsusho et la start-up Jij. Les chercheurs ont commencé à développer des algorithmes d’inspiration quantique dans un environnement urbain simulé, dans le but de réduire les embouteillages. Selon les derniers résultats de l’expérience, l’approche pourrait faire baisser les temps d’attente dans le trafic jusqu’à 20 %.

8. Protéger les données sensibles{{}}

La cryptographie moderne repose sur des clés générées par des algorithmes pour coder les données, ce qui signifie que seules les parties ayant accès à la clé ont les moyens de déchiffrer le message. Le risque est donc double : les pirates peuvent soit intercepter la clé pour déchiffrer les données, soit utiliser des ordinateurs puissants pour tenter de prédire la clé qui a été générée par l’algorithme.

En effet, les algorithmes de sécurité classiques sont déterministes : une entrée donnée produira toujours la même sortie, ce qui signifie qu’avec une puissance de calcul suffisante, un pirate peut prédire le résultat.

Cette approche nécessite des ordinateurs extrêmement puissants et n’est pas considérée comme un risque à court terme pour la cryptographie. Cependant, le matériel s’améliore et les chercheurs en sécurité préviennent de plus en plus souvent que des clés de chiffrement plus sûres seront nécessaires à un moment donné dans le futur.

Une façon de renforcer les clés est donc de les rendre entièrement aléatoires et illogiques, c’est-à-dire impossibles à deviner mathématiquement. Or, il s’avère que le caractère aléatoire est un élément fondamental du comportement quantique : les particules qui composent un processeur quantique, par exemple, se comportent de manière totalement imprévisible. Ce comportement peut donc être utilisé pour déterminer des clés impossibles à rétroconcevoir, même avec le superordinateur le plus puissant.

La génération de nombres aléatoires est une application de l’informatique quantique dont la commercialisation est déjà proche. La start-up Nu Quantum, par exemple, travaille sur un système capable de mesurer le comportement des particules quantiques pour générer des flux de nombres aléatoires qui peuvent ensuite être utilisés pour construire des clés plus solides.

Source : ZDNet.com

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Source : https://www.zdnet.fr/pratique/comment-l-informatique-quantique-va-changer-le-monde-39934599.htm

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  • Rappel - À quoi sert l’intrication quantique ? - Quora – 4 février 2023 à 10h58 – Document ‘slate.fr’ Sciences
    Si le concept paraît obscur, le phénomène peut avoir des applications réelles, toujours étudiées par les scientifiques.{{}}

L’intrication quantique a des applications potentielles dans les domaines de l’information quantique, tels que la cryptographie quantique, la téléportation quantique ou l’ordinateur quantique. | gr8effect via Pixabay

Sciences a des applications potentielles dans les domaines de l’information quantique, tels que la cryptographie quantique, la téléportation quantique ou l’ordinateur quantique. | gr8effect via Pixabay

https://www.slate.fr/sites/default/files/2_quora.jpg

Cet article est publié en partenariat avec Quora, plateforme sur laquelle les internautes peuvent poser des questions et où d’autres, spécialistes du sujet, leur répondent.

La question du jour : « À quoi sert l’intrication quantique ? »

La réponse de Jules Ruest :

Excellente question, c’est pourquoi il me fait plaisir d’y répondre en étant le plus clair possible dans mes explications. Avant tout, avant de répondre directement à cette question, j’aimerais expliquer ce qu’est l’intrication quantique.

Il faut dire que ce phénomène défie l’entendement. L’intrication quantique réfère à l’existence d’un lien invisible entre deux particules qui ont été émises en même temps, quelle que soit la distance qui les sépare. De la sorte, si l’état de l’une d’elles se modifie, celui de sa jumelle change de façon instantanée, comme s’il s’agissait d’un seul et même système.

« Quand on “touche” un objet d’une paire d’objets intriqués, le deuxième tressaille, malgré la distance », résume Nicolas Gisin, physicien suisse et professeur de physique à l’Université de Genève. Ce phénomène a été vérifié maintes fois en laboratoire depuis les années 1970. Ne me demandez pas comment c’est possible, les scientifiques eux-mêmes s’arrachent les cheveux depuis des décennies afin d’expliquer ce phénomène.

Pour l’instant, on ne comprend rien au sujet de ce lien invisible. Mais malgré tout, comprenant son mécanisme, de nombreuses recherches ont été entreprises afin d’exploiter cette fabuleuse propriété dans les domaines de l’information quantique, tels que la cryptographie quantique, la téléportation quantique et l’ordinateur quantique.

Cryptographie quantique{{}}

Elle exploite les principes de l’intrication quantique pour rendre un message incompréhensible à toute personne qui l’aurait intercepté, à l’exception de la personne à laquelle il est destiné.

Dans la mesure où il est impossible de cloner une information intriquée sans qu’elle soit détruite, ou de mesurer un état quantique sans le modifier, la lecture de l’information par un intrus serait immédiatement détectée par les destinataires du message.

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À lire aussi Ces idées fausses qui vous font passer pour un idiot quand vous parlez de physique quantique

Téléportation quantique{{}}

Il ne s’agit pas ici de téléporter réellement les objets ou les personnes comme dans Star Trek, mais plutôt de mettre en place un protocole de communication consistant à transférer l’état quantique d’un système vers un autre système similaire et séparé spatialement du premier en mettant à profit l’intrication quantique.

Ordinateur quantique{{}}

Un ordinateur quantique est l’équivalent d’un ordinateur classique, sauf que ses calculs sont effectués à l’échelle atomique. Il se base sur les lois de la physique quantique, qui s’intéresse au comportement de la matière et de la lumière au niveau microscopique.

À cette échelle, des phénomènes étranges, totalement contre-intuitifs, se produisent. Un objet peut être dans plusieurs états tant qu’on ne l’a pas mesuré : c’est le principe de la superposition quantique. Et deux objets peuvent s’influencer même en étant séparés d’une grande distance : c’est le principe de l’intrication quantique.

https://www.slate.fr/sites/default/files/1_dominik-scythe-355_fmajy18-unsplash.jpg

À lire aussi : Ce physicien pense avoir percé l’un des secrets du voyage dans le temps

L’intrication quantique est un domaine de recherche fascinant qui ne cesse d’étonner et pour lequel de nouveaux champs de recherches verront certainement le jour à l’avenir.

En savoir plus Sciences …

Source : https://www.slate.fr/story/239884/intrication-quantique-utilite-physique-sciences-ordinateur-teleportation-cryptographie

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  • Intrication quantique : qu’est-ce que c’est ? - Document ‘Futura-sciences.com’{{}}
    Cela vous intéressera aussi -[EN VIDÉO] Tout est quantique : comment fonctionne le principe de superposition ? Dans l’infiniment petit, les atomes, les photons ou encore les spins peuvent adopter simultanément deux...

On s’accorde à dire que ce sont Erwin Schrödinger et Albert Einstein qui ont découvert au milieu des années 1930 le phénomène d’intrication dans les équations de la théorie quantique dont ils étaient parmi les plus importants pères fondateurs. Le phénomène d’intrication est l’un des phénomènes les plus troublants en mécanique quantique en accord avec l’interprétation de Copenhague de celle-ci. Schrödinger en tira une expérience de pensée qui deviendra célèbre avec son fameux chat et Einstein une autre expérience de pensée non moins fameuse qui sera appelé le paradoxe ou l’effet EPR. Il sera exposé dans un article publié en 1935 et il a été développé en collaboration avec Boris Podolsky et Nathan Rosen dans le but de réfuter l’interprétation de Copenhague de la physique quantique.

Depuis la démonstration faite en 1982 de l’existence de l’intrication quantique par Alain Aspect et ses collègues Philippe Grangier, Gérard Roger et Jean Dalibard, ce phénomène est observé dans de nombreuses expériences et il intervient maintenant depuis la fin des années 1990 dans des programmes de recherches qui font rêver — à savoir les ordinateurs quantiques, la téléportation quantique — ainsi que dans le domaine de la cryptographie quantique.

L’intrication quantique a ouvert un champ de recherche très actif{{}}

L’intrication quantique est maintenant comprise comme un phénomène fondamental de la mécanique quantique. Deux systèmes physiques, comme deux particules, se retrouvent alors dans un état quantique dans lequel ils ne forment plus qu’un seul système dans un certain sens subtil. Avant l’intrication, deux systèmes physiques sans interactions sont dans des états quantiques indépendants mais, après l’intrication, ces deux états sont en quelque sorte «  emmêlés » et il n’est plus possible de décrire ces deux systèmes de façon indépendante.

On montre clairement que deux particules intriquées sont, en quelque sorte, un tout indivisible, même si elles sont séparées par des années-lumière. L’observation d’une propriété de la première particule, ou plus généralement d’un de deux systèmes physiques quantiquement intriqués, va provoquer plus vite que la lumière (on ne sait pas si l’effet est instantané) une modification d’une autre propriété similaire pour l’autre particule, et ce, de façon corrélée, pas arbitraire bien qu’avec une loi de probabilité.

L’intrication quantique est un phénomène qui lie intimement les propriétés de deux particules, quelle que soit la distance qui les sépare. Cela conduit à des effets si étranges qu’Albert Einstein lui-même en doutait ! Le débat fut tranché en 1982, lorsqu’Alain Aspect réalisa à l’Institut d’Optique une expérience démontrant la réalité physique de l’intrication quantique sur des particules de lumière – des photons. Depuis, l’intrication est devenue un outil essentiel pour mettre au point des dispositifs de cryptographie ultra-performants et concevoir des ordinateurs quantiques. © Institut d’Optique

Le phénomène d’intrication repose sur les principes mathématiques et physiques de la mécanique quantique. C’est-à-dire, les notions de vecteurs d’états et de produits tensoriels de ces vecteurs d’états d’un côté, et les principes de superposition des états et de réduction du vecteur d’état de l’autre.

Rappelons qu’en mécanique quantique, l’extension de la mécanique matricielle de Heisenberg et de la mécanique ondulatoire de Schrödinger, il y a une refonte complète de la cinématique et de la dynamique des grandeurs physiques et mathématiques associées aux phénomènes observables et aux systèmes physiques.

La mécanique quantique, même si elle traite d’une dualité onde-particule, n’est pas une théorie se réduisant à la mécanique ondulatoire des particules.{{}}

Le caractère dual de la matière et de la lumière mis en évidence dans le cas de la théorie des particules chargées et du rayonnement électromagnétique n’est qu’une conséquence d’une refonte des lois différentielles et intégrales associées à un phénomène physique et a un système physique.

L’introduction du concept de fonction d’onde pour une particule n’est alors qu’un cas très particulier de l’introduction du concept de vecteur d’état pour un système physique possédant des variables dynamiques et donnant lieu à un phénomène mesurable, quel que soit ce système et ces variables, tant qu’une notion d’énergie et d’interaction entre ce système et un instrument de mesure classique existe.

C’est parce que les lois différentielles et intégrales, décrivant l’évolution dans l’espace et le temps d’une grandeur observable en physique classique, ont naturellement la forme des lois cinématiques d’un ensemble discret ou continu de points matériels que se retrouvent des correspondances entre la formulation quantique générale de ces lois et celles, quantiques, des électrons et des photons.

Il est important de bien se rappeler que, déjà en physique classique, nous mesurons et définissons un phénomène à partir de la modification de l’état cinématique et dynamique d’une particule de matière test. {{}}

Un champ électromagnétique est défini par son effet sur une particule test de matière chargée en un point de l’espace, et donc en particulier, un champ d’ondes lumineuses.

La température peut être définie par la dilatation d’un corps matériel en un point, donc, là aussi, une grandeur observable est en dernière analyse définie par la cinématique d’un point matériel et le bilan des échanges d’énergie et d’impulsion.

La solution du problème de la dualité onde-corpuscule repose donc sur deux idées centrales dans le cadre de l’interprétation de Copenhague et la mécanique quantique sous la forme donnée par Dirac, Von Neumann et Weyl à partir des travaux de Bohr, Heisenberg et Born.

  • Il n’y a fondamentalement ni onde ni corpuscule au sens classique dans la nature. Ces concepts ne sont utiles, et n’interviennent encore dans la théorie que parce qu’ils doivent nécessairement établir une correspondance entre la forme des lois quantiques et celles des lois classiques qui doivent émerger des premières.
    De même qu’une particule test sert à définir un champ électromagnétique, un instrument de mesure classique sert à définir un système quantique par la façon dont ce système quantique va affecter l’appareil de mesure. Inévitablement, la description cinématique et dynamique de cet appareil va faire intervenir des concepts d’onde et de particule classiques.

Le formalisme quantique doit donc tout à la fois exprimer tout cela et l’inexistence fondamentale de particule et d’onde classique, tout comme la relativité repose sur l’inexistence d’un espace et d’un temps absolu. Cette propriété du formalisme est satisfaite en grande partie par les inégalités de Heisenberg.

  • La dualité onde-corpuscule ne dérive pas d’une association subtile des particules et des ondes, c’est-à-dire qu’il ne s’agit pas de lois particulières restreintes aux lois de mouvement et à la structure des particules de matières et aux ondes des champs d’interactions (électromagnétique, nucléaire etc...) mais bien que les lois d’évolution dans le temps et l’espace, d’une grandeur physique quelconque, sont modifiées, notamment la forme générale d’une loi différentielle et d’un loi intégrale.
    C’est parce que ce cadre est quantifié qu’il s’applique obligatoirement à n’importe quel système physique en droit. Il est important à ce sujet de se rappeler que l’existence d’une énergie est une propriété essentielle dans toutes les lois de la physique. L’universalité de l’énergie, et le fait que toute définition d’une mesure d’un phénomène repose en dernière analyse sur une interaction avec de l’énergie, assure automatiquement que les lois de la mécanique quantique s’appliquent pour décrire l’évolution d’un système arbitraire.

C’est pourquoi la mécanique ondulatoire, qui repose finalement en grande partie sur l’existence remarquée par De Broglie d’une analogie forte entre le principe de Maupertuis pour le mouvement d’une particule de matière et le principe de Fermat pour un rayon lumineux, n’est qu’un cas très particulier de la mécanique quantique, puisque celle-ci ne porte finalement pas sur des lois de mouvement dans l’espace et le temps de particules mais sur l’évolution de toutes les grandeurs physiques mesurables directement ou indirectement.

En particulier, les lois de la mécanique quantique contiennent naturellement la possibilité de la création et de la destruction d’une particule et sa transformation en une autre, ce qui n’est pas un phénomène que l’on peut décrire à partir des principes de Fermat ou Maupertuis.

La construction et la forme de la théorie quantique reposent donc sur les idées que :

  • Les lois de la physique ne portent fondamentalement pas sur quelque chose dans l’espace et dans le temps.
  • Les particules et les ondes ne sont pas des structures fondamentales mais des approximations de la forme des lois et des objets du monde physique.
  • L’énergie est au cœur du processus de quantification, assure et explique le caractère universel de la quantification (quantification de certaines variables dynamiques classiques, amplitudes de probabilités pour l’observation de ces valeurs).
    Toutefois, les lois de la mécanique quantique ont émergé historiquement et peuvent être introduites pédagogiquement en première approximation, avec les mécaniques ondulatoire et matricielle des particules dans l’espace et le temps classiques. Mais il est central de bien comprendre au plus vite que ces mécaniques ne sont pas la véritable structure de la mécanique quantique.{{}}

La façon de procéder rappelle donc la thermodynamique qui fonctionne indépendamment de la structure atomique ou non du système physique. L’énergie totale du système est considérée, on l’appelle une fonction d’état du système et il existe un jeu de variables fondamentales que l’on appelle variables d’état liées par la fonction d’énergie et d’autres fonctions d’état du système thermodynamique. Le système est défini comme une boîte noire dont l’intérieur importe peu, seuls comptent les bilans d’énergie entrant et sortant, et les valeurs des variables d’état mesurées.

La mécanique quantique fait bien, malgré tout, une synthèse de structure ondulatoire et corpusculaire pour l’évolution des grandeurs physiques. Ce qui veut dire qu’en particulier, la physique et la mathématique des ondes et des champs doivent se retrouver dans la forme de ces lois, de sorte que, lorsqu’elles sont appliquées à des systèmes particuliers comme des électrons, des protons et le champ électromagnétique classique, on retrouve la mécanique ondulatoire de ces systèmes.

Ainsi, le principe de superposition des champs en électrodynamique et en optique doit se retrouver pour décrire l’état d’un système quantique. Toute la structure de l’analyse de Fourier en particulier doit être présente.

De même, la structure de la mécanique analytique avec la fonction de Hamilton de l’énergie d’un système mécanique classique doit se trouver conservé et jouer un rôle central.

En gardant les considérations précédentes à l’esprit, la façon dont la mécanique quantique est construite s’éclaire.{{}}

À un système physique, on associe des variables observables Ai et une énergie totale H appelée l’Hamiltonien.

Dans le cas d’une particule possédant des variables de quantités de mouvement Pi et de positions Qi plongée dans un potentiel V(Qi), la fonction H de la particule s’écrit :

H=T(Pi)+V(Qi)

où T(Pi) est l’énergie cinétique de la particule.

Dans sa forme initiale, l’équation de Schrödinger pour une telle particule faisait alors intervenir un objet appelé opérateur d’énergie H, dérivé de la fonction précédente, et donnait lieu à une équation différentielle pour une fonction Ψ (Qi) dite fonction d’onde dont le carré donne la probabilité de mesurer la particule avec la valeur Qi de sa position.

La formulation de la mécanique quantique reprend tout cela en le généralisant. On a toujours un opérateur énergie H mais la fonction d’onde n’est qu’un cas particulier du vecteur d’état (pensez à la thermodynamique) d’un système physique quelconque.

Pour bien montrer la rupture avec le concept de fonction d’onde, ce vecteur est désigné par :{{}}

 ∣ Ψ >

C’est la notation vectorielle de Dirac pour faire intervenir l’analyse de Fourier abstraite de l’analyse fonctionnelle de Hilbert pour les équations différentielles et aux dérivées partielles linéaires.

Une variable dynamique observable A, transcrite sous la forme d’un opérateur linéaire A, pourra alors posséder une suite de valeurs an lors d’une mesure. L’expérience montre qu’il existe une probabilité ∣cn∣ 2 d’observer chaque valeur an, et que le vecteur d’état du système s’écrit comme une somme vectorielle de vecteurs de base ∣ an > associés à chaque valeur an telle que :

 ∣ Ψ > = ∑ cn ∣ an >

où

 ∑ ∣cn∣ 2= 1 avec n=1,2 ....

comme il se doit pour l’introduction de probabilités.

Les vecteurs de base  ∣ an > et les valeurs an sont appellés les vecteurs et les valeurs propres de l’opérateur linéaire A .

C’est en se sens que l’on parle de superposition des états en mécanique quantique. Les coefficients cn sont des nombres complexes dont le carré donne la probabilité de trouver le système dans l’état cn ∣ an > de sa variable dynamique A. Ce peut être la position, la vitesse et toute variable d’état quantique que l’on peut associer pour exprimer les caractéristiques du système.

Dans le cas des électrons, les phénomènes de diffraction et d’interférence qu’ils exhibent reposent précisément sur ce principe de superposition des états appliqué à leurs états de position. Sauf que l’on n’a pas affaire à une suite discrète de valeurs xn pour Q1=x=A1 mais à une distribution continue. C’est aussi pour cela qu’en toute généralité, on parle d’amplitudes de probabilité à propos de cn par analogie avec les ondes lumineuses où le carré d’une amplitude donne l’intensité de la lumière en un point.

L’équation de Schrödinger dans sa forme générale est alors une équation d’évolution s’écrivant :

 iħ d ∣ Ψ >/dt = H ∣ Ψ >

Si l’on a bien compris les longues réflexions développées précédemment, on ne sera donc pas étonné qu’à partir du moment où on peut définir une énergie et des variables physiques pour un système quelconque, l’équation de Schrödinger précédente s’appliquera et qu’elle n’est absolument pas confinée à des notions d’évolution dans l’espace et le temps d’une particule dans un potentiel.

En particulier, si le système était un animal quantique pouvant être, soit sous la forme d’une baleine quantique, soit sous la forme d’un dauphin quantique, dans le sens où il serait deux états d’énergie d’un même système physique, mammifère aquatique quantique par ex, l’équation de Schrödinger s’appliquerait !

C’est d’ailleurs ce qu’il se passe dans les phénomènes d’oscillations des neutrinos ou des mésons K. Sans parler des multiplets d’isospin comme les quarks et les leptons dans les théorie électrofaibles et en QCD.

 Il est évident que ceci n’a rien à voir avec des notions de dualité onde corpuscule et de mécanique ondulatoire.{{}}

Lors d’une mesure, le vecteur d’état effectue un saut quantique pour ne plus consister qu’en ∣ an >. Par analogie avec une superposition d’ondes planes dans un paquet d’ondes, on parle alors de réduction du paquet d’ondes pour la fonction d’onde de la position d’une particule et, en toute généralité, de réduction du vecteur d’état pour un système quantique.

Ces notions fondamentales étant rappelées, on peut étudier le phénomène d’intrication d’un peu plus près.

Considérons un système quantique simple, une pièce de monnaie quantique pour un jeu de pile ou face quantique.

Les vecteurs d’états de base seront ∣ f > et ∣ p > pour face et pile. La pièce pourra se retrouver dans un état de superposition quantique tel que son vecteur d’état soit :

 ∣ Ψ > = c1 ∣ f >+c2 ∣ p >

où ∣ c2 ∣ 2 donnera la probabilité d’observer la pièce dans l’état pile par ex.

Introduisons deux pièces A et B, on aura alors deux vecteurs d’état :

 ∣ ΨA > = c1a ∣ fa >+c2a ∣ pa > et ∣ ΨB > =c1b ∣ fb >+c2b ∣ pb >

Les deux pièces sont considérées comme sans interactions au début, ce qui veut dire que l’on aura deux Hamiltoniens Ha et Hb indépendants.

Soit H l’Hamiltonien du système composé par ces deux pièces et ∣ Ψ > son vecteur d’état.

Alors H =Ha+Hb et le vecteur d’état du système complet et la forme la plus générale de la solution de l’équation de Schrödinger est un produit assez particulier dit produit tensoriel (χ) des vecteurs d’état de chaque pièce.

Ainsi :

 ∣ Ψ > = ( c1a ∣ fa >+c2a ∣ pa > ) (χ) ( c1b ∣ fb >+c2b ∣ pb > )

 = c1a c1b ∣ fa > (χ) ∣ fb >+c1a c2b ∣ fa > (χ) ∣ pb >+ c2a c1b ∣ pa > (χ) ∣ fb >+ c2a c2b ∣ pa > (χ) ∣ pb >

Ce n’est que la retranscription abstraite de la technique de séparation des variables dans une équation aux dérivées partielles.

Si l’Hamiltonien n’est plus décomposable en somme d’Hamiltoniens de pièces sans interactions, pendant un bref instant où les pièces seraient chargées électriquement par exemple, le vecteur d’état du système ne peut plus se décrire exactement comme un produit tensoriel des vecteurs d’état de ses parties sans interactions.

C’est précisément le cas que l’on appelle état intriqué !{{}}

Mais attention, cela demande des précisions importantes. Le vecteur d’état est bien toujours une somme de produits tensoriels d’états de base, pile et face d’une pièce sans interaction ; mais, les coefficients donnant les amplitudes de probabilités de trouver les résultats des observations sur les deux pièces ne sont plus décomposables en produits des amplitudes des états de chaque pièce avant interaction, c’est-à-dire intrication.

Si les deux pièces intriquées sont séparées et transportées aux antipodes l’une de l’autre, une mesure sur l’une affectera instantanément l’état quantique de l’autre. Ce qui veut dire que les résultats de la mesure sur la seconde ne seront plus indépendants des mesures déjà effectuées sur la première.

Le paradoxe EPR et les inégalités de Bell reposent essentiellement sur des situations analogues, avec des systèmes physiques donnant lieu formellement aux mêmes équations mathématiques.

On voit là toute la force de la formulation abstraite de la théorie quantique, et surtout de la nature de la théorie quantique même, en ce sens que des principes généraux sont à l’œuvre dans une grande variété de systèmes physiques différents et qui se traduisent par des équations mathématiques largement indépendantes de la forme, et du système physique et des variables physiques de ce système.

De sorte que, les principes de la mécanique quantique peuvent être testés avec le système physique et le type de variable dynamique le plus facile à réaliser expérimentalement pour analyser un phénomène quantique donné.

De fait, le paradoxe EPR était initialement formulé avec des variables de position et de quantité de mouvement pour une paire de particules. Mais il conserve l’essentiel de sa signification si l’on prend les variables de spin d’une paire de particules, que ce soit des électrons ou des photons par exemple. C’est bien pourquoi David Bohm avait proposé de le tester sous cette forme et c’est ce qu’Alain Aspect a fait en 1982 avec une paire de photons polarisés et intriqués.

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Mécanique quantiqueIntrication quantiqueOrdinateur quantiqueTéléportation quantique

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/mecanique-quantique-intrication-quantique-4814/

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  • L’informatique quantique complète l’informatique classique pour résoudre des problèmes particulièrement complexes, les ordinateurs dotés de cette technologie étant plus performants et plus rapides - Par Nassim Chentouf - Publié le 24/01/24 à 12h20 – Document ‘lesnumeriques.com’
    Une puissance qui représente un danger selon les experts d’IBM, qui planchent sur une machine quantique de plus de 4000 qubits pour 2025. C’est lors du Forum économique mondial de Davos que Ana Paula Assis, directrice générale de l’entreprise en Europe, au Moyen-Orient et en Afrique, a fait part de ses craintes. Selon elle, la technologie menace de faire des ravages dans le domaine de la cybersécurité.

Les ordinateurs quantiques effectuent des calculs parallèles, et non sous forme de séquences. Le danger de cette méthode réside dans le fait qu’elle rend inefficace le cryptage actuel. La solution ? Selon IBM, les experts en cryptographie doivent impérativement prendre en compte les capacités des ordinateurs quantiques. La société elle-même s’y attelle avec un chiffrement pensé pour résister à cette technologie via de nouveaux algorithmes et protocoles. Même si le dirigeant d’IBM, Arvind Krishna, admet que son entreprise n’est pas encore prête à affronter cette menace.

La crainte d’une attaque informatique contre des gouvernements{{}}

Il est donc urgent pour les gouvernements, tout comme pour les entreprises, de se préparer à faire face au problème. En cas d’attaque, ce sont des systèmes financiers tout entiers qui pourraient s’effondrer. Les défenses nationales seraient en danger tout comme la médecine, par exemple dans le cas d’hôpitaux où sont soignés des blessés. Le thème d’une attaque informatique de grande ampleur plongeant un pays dans le chaos avait déjà été abordé en fin d’année 2023 avec Le Monde après nous sur Netflix. Espérons que la fiction ne rejoigne pas la réalité !

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Source : Lebigdata - Nassim Chentouf Rédacteur actualité

Source : https://www.lesnumeriques.com/quantique/selon-ibm-l-informatique-quantique-pourrait-detruire-la-cybersecurite-des-pays-n217927.html

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  • L’informatique quantique fait une avancée majeure - Par Antoine Roche - Publié le 27/08/24 à 16h22 - Antoine Roche Journaliste spé. culture pop – document ‘lesnumeriques.com’
    Une équipe de scientifiques est parvenue aux États-Unis à créer un nouveau matériau supraconducteur qui pourrait avoir un impact majeur sur l’avenir de l’informatique quantique.

Un nouveau matériau supraconducteur pour garantir l’efficacité de nos futurs ordinateurs quantiques ? © Pete Hansen / Shutterstock

La démocratisation de l’informatique quantique serait-elle proche ? En tout cas, une équipe de chercheurs de l’Université de Californie Riverside a fait un grand pas dans cette direction en cette fin d’août 2024. Elle a développé un nouveau matériau supraconducteur qui pourrait être utilisé à grande échelle dans les composants des ordinateurs quantiques de demain.

Un nouveau supraconducteur topologique{{}}

Cette trouvaille est basée sur du tellure trigonal, un matériau connu pour ses propriétés chirales (non superposable à son image dans un miroir plan) et non magnétiques, combiné à un supraconducteur à l’état de surface généré sur une fine couche d’or. En résulte une interface à deux dimensions et aux caractéristiques qui le distinguent des supraconducteurs conventionnels. Ce matériau, qui pourrait fonctionner en tant que supraconducteur topologique (aucune résistance électrique et des propriétés uniques en fonction de sa forme), est ainsi six fois plus performant. De quoi générer des

Peng Wei, professeur agrégé de physique et d’astronomie et leader de l’équipe de recherche, déclare : “Notre matériau pourrait être un candidat prometteur pour développer des composants informatiques quantiques plus évolutifs et plus fiables.” Ils s’en sont donc servis pour créer des résonnateurs micro-ondes à faibles pertes. Pertes qui, à l’heure actuelle, constituent la pierre d’achoppement pour l’essor de l’informatique quantique.

Des résonnateurs micro-ondes à faibles pertes pour l’informatique quantique{{}}

Peng Wei précise être parvenu à ce résultat “en utilisant des matériaux beaucoup plus fins que ceux généralement utilisés dans l’industrie de l’informatique quantique. Les résonateurs micro-ondes à faibles pertes sont des composants essentiels de l’informatique quantique et pourraient conduire à des qubits supraconducteurs à faibles pertes”.

Pour les plus curieux d’entre vous, la publication complète des scientifiques est à retrouver dans Sciences Advances. Il y est notamment question d’une autre découverte : sous l’influence d’un champ magnétique, le supraconducteur d’interface subit une transition intrigante qui suggère une transformation en “supraconducteur triplé”, un type de supraconducteur à la stabilité accrue.

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Source : Interesting Engineering

Antoine Roche Journaliste spé culture pop (séries/ciné/JV), technologie (SVoD, OS, apps…) et jeux de mots douteux. Pas forcément dans cet ordre. ¯_(ツ)_/¯ - qubits en quantité !

Article recommandé : Recyclage de métaux rares : des scientifiques trouvent une solution à base de bactéries

Source : https://www.lesnumeriques.com/quantique/l-informatique-quantique-fait-une-avancee-majeure-n225629.html

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  • Ordinateurs quantiques : cette start-up française dévoile sa stratégie avec ses puces révolutionnaires - Par Benoit Bayle - Mis à jour le 20/06/24 à 09h18 – Document ‘lesnumeriques.com’
    Alors qu’elle vient tout juste de lever 18 millions de dollars, l’entreprise C12 s’impose comme un des fleurons de la recherche quantique dans le monde. Mais quel sera l’utilité d’ordinateurs quantiques à l’avenir ?

Matthieu et Pierre Desjardins, fondateurs de C12 - © C12

Formée conjointement avec le laboratoire de physique de l’École Normale Supérieure, la start-up française C12 vient tout juste de lever 18 millions de dollars. Lancée par deux frères, Matthieu et Pierre Desjardins, l’entreprise a pour but de ’dynamiser le développement de la nouvelle technologie quantique’, peut-on lire sur le site officiel de la jeune firme fondée en 2020. L’objectif principal des deux frères est de créer un ordinateur quantique à grande échelle capable d’exécuter des calculs avec une très faible marge d’erreur. Le concept n’est certainement pas nouveau, mais il est loin d’être au point.

Encore faut-il comprendre la différence entre un ordinateur normal et un ordinateur quantique. Les modèles tels qu’on les connaît aujourd’hui sont basés sur des transistors électroniques, qui se réduisent certes en taille et en puissance de calcul au fil des années et de l’avancée technologique. Ils ont malgré tout des limites. Un ordinateur classique ne pourra pas, par exemple, effectuer une simulation exhaustive d’une réaction chimique pour savoir comment de nouveaux médicaments pourraient réagir auprès de nos cellules. ’Il y a toute une série de problèmes d’optimisation à résoudre, que ce soit dans le transport, la logistique ou l’industrie. Ces simulations sont impossibles à exécuter sur un ordinateur conventionnel car il y a trop de variables, trop de scénarios possibles’ affirme Pierre Desjardins.

De nouvelles puces quantiques françaises © C12

Simulations de procédés chimiques, intelligence artificielle...{{}}

Une approche peu conventionnelle est donc requise pour résoudre un tel problème, et c’est dans ce cadre que les ordinateurs quantiques trouvent leur utilité. Dans leur processus de création, l’équipe de C12 utilise des nanotubes de carbone, et emploie un nano-assemblage aujourd’hui breveté. ’Je pense que nous sommes les seuls au monde à maîtriser ce procédé très particulier qui consiste à placer un nanotube de carbone sur une puce de silicium’ a pu continuer le co-fondateur de l’entreprise. Pour prendre la mesure de la difficulté de la démarche, notez que le diamètre d’un nanotube de carbone 10 000 fois plus petit qu’un cheveu humain.

Notez par ailleurs que les ordinateurs quantiques pourraient avoir un rôle à jouer dans l’explosion de l’intelligence artificielle : ’former un grand modèle de langage, c’est consommer énormément d’énergie, et la quantique est une méthode informatique qui consomme beaucoup moins d’énergie’ ajoute ensuite Pierre Desjardins. Aujourd’hui, la puce est opérationnelle et produite à raison d’une par semaine par C12. Quant à la création d’un ordinateur quantique ? Ce n’est pas pour tout de suite : ’Nous ne faisons que valider les éléments fondamentaux’ a-t-il conclu.

Source : https://www.lesnumeriques.com/informatique/cette-start-up-francaise-revolutionnaire-veut-creer-des-ordinateurs-quantiques-n223075.html

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  • L’armée française désire deux prototypes d’ordinateurs quantiques universels en 2032 - Avec plein de qubits - Julien Lausson - Publié le 08 mars 2024 à 16h13 – Document ‘numerama.com’

    L’avatar de Julien Lausson

Source : Bartlomiej Wroblewski

Avoir des prototypes d’ordinateurs quantiques universels dès 2032. Voilà l’objectif fixé par la Direction générale de l’Armement, qui est rattachée au ministère des Armées, à cinq startups. Un objectif qui entre dans le cadre du plan quantique d’Emmanuel Macron, mais aussi des objectifs militaires pour permettre « à la France de tenir son rang » face aux nouveaux défis.

Qui veut la paix, doit pouvoir se battre dans tous les champs de conflictualité émergents (cyber, espace, fonds marins…). Mais aussi tirer parti des ruptures technologiques qui se dessinent. Il vaut mieux ne pas rater le coche, car les innovations pleuvent : drones, robots, IA, furtivité, hypervélocité, ou bien calcul quantique. Malheur aux retardataires.

C’est dans ce cadre que la Direction générale de l’Armement (DGA), dont le rôle est de préparer les futurs systèmes de défense du pays, a annoncé le 7 mars des accords-cadres auprès de cinq sociétés françaises — Alice & Bob, C12, Pasqal, Quandela et Quobly. Leur mission ? Développer des prototypes d’ordinateurs quantiques universels.

Ce programme doit « permettre le développement des technologies les plus prometteuses, depuis des prototypes de laboratoire, jusqu’à des solutions de calcul quantique à large échelle utilisables pour les besoins de la Défense », fait savoir la DGA. Au fil des ans, un écrémage aura lieu, afin de se focaliser sur les meilleures solutions.

quantique

Le quantique, nouvelle frontière de la tech. // Source : NIPlot

Sur le papier, un ordinateur quantique « universel » est censé pouvoir faire les mêmes calculs qu’un PC classique, mais bien plus efficacement. C’est en réalité vrai pour certaines opérations, qui mobiliseront des algorithmes bien précis et conçus spécifiquement pour le quantique. Des calculs qui sont ainsi infaisables aujourd’hui, car trop longs, deviendraient possibles.

Un exemple ? Il faudrait des milliers de milliards d’années pour factoriser des nombres ayant quelques centaines de chiffres, y compris pour un super ordinateur. Mais avec un ordinateur quantique, même de taille modeste, cela ne prendrait que quelques heures. Cela serait un changement de paradigme profond, par exemple dans les communicaitons.

Impossible aujourd’hui de savoir qui de ces cinq startups se détachera de ce projet, baptisé PROQCIMA. Mais toutes savent les échéances décisives qui les attendent. D’ici à 2028, elles ne seront plus que trois. Puis en 2032, les deux plus performantes seront retenues. Deux prototypes de calculateurs devront alors être proposés.

En 2032, la marche à atteindre sera une machine capable de traiter 128 qubits logiques. Ces qubits logiques sont à distinguer des qubits physiques. Pour un ordinateur quantique, la quantité de qubits physiques pour donner un qubit logique est estimée de 5 à 48, rappelait le docteur en informatique de l’Inria Razvan Barbulescu, en 2022.

« Les ordinateurs quantiques sont sensibles aux moindres perturbations des champs électromagnétiques », notait-il dans un article sur les profonds changements à attendre de cette percée technologique. Ainsi, « pour éviter les erreurs de calcul, des qubits ‘sans erreur’ sont réalisés à l’aide de ‘codes correcteurs quantiques’. » Ce sont les qubits logiques.

La différence entre bit, qubit, qubit logique et qubit physique{{}}

Le qubit est l’unité de base des ordinateurs quantiques (c’est la contraction de quantique — ou quantum — et bit). C’est le pendant du bit pour un PC classique. Si le bit peut prendre deux états séparément (0 ou 1, c’est-à-dire la base du système binaire), le qubit a la particularité de pouvoir les avoir simultanément. On parle alors d’état « superposé ».

Ce premier horizon à dix ans du programme PROQCIMA doit permettre de déboucher un terme sur des « produits industriels utilisables par leurs premiers clients. » Ces machines devront alors non pas fonctionner sur 128 qubits logiques, mais seize fois plus. La DGA fixe un objectif à 2048 qubits logiques après l’horizon 2030.

2048 qubits logiques constituent déjà un premier jalon notable. À l’époque, Razvan Barbulescu faisait remarquer que le record d’alors était 127 qubits pour l’ordinateur Eagle, construit par IBM. C’est si faible, ajoutait-il, que l’on parle plus d’une « preuve de concept » que d’un PC quantique fonctionnel. Le cap est estimé à 10 000 qubits.

« Dans le scénario le plus optimiste, celui d’un doublement du nombre de qubits tous les ans, les premiers calculs quantiques […] qui se comparent aux calculs classiques seront possibles au plus tôt dans dix ans », notait le spécialiste. Une prévision qui s’approche du calendrier fixé par la DGA dans le cadre de son programme.

Permettre à la France « de tenir son rang »

PROQCIMA traduit en tout cas « de manière concrète les engagements pris par le président de la République en matière de stratégie nationale quantique », pointe la Direction générale de l’Armement. Début 2021, Emmanuel Macron avait, en effet, dévoilé un plan quantique, avec 1,8 milliard d’euros pour les cinq ans à venir.

« Le quantique revêt une importance majeure pour les Armées », continue la DGA, et cette révolution est susceptible de changer la guerre. Dans les communications et la cryptographie en particulier, des bouleversements sont à attendre — mais des parades émergent, comme la cryptographie post-quantique.

Macron a présenté le plan quantique le 21 janvier. // Source : Élysée-YouTube

Macron a présenté le plan quantique le 21 janvier 2021. // Source : Élysée-YouTube

Cette nouvelle donne est prise en compte dans la loi de programmation militaire 2024-2030. « Pour maintenir la supériorité opérationnelle de nos armées, une transformation doit être entreprise pour anticiper les sauts technologiques et les usages associés », rappelait d’ailleurs un rapport du Parlement citant cette architecture informatique.

En particulier, il était demandé à l’Etat « une vigilance particulière » et un investissement dans la recherche quantique, « afin de développer et de protéger des filières souveraines. » Cela, pour permettre à la France « de tenir son rang au sein des nations capables de s’adapter aux défis liés aux champs nouveaux. »

Pour aller plus loin :

Même pour un ordi quantique, il n’est pas simple de trouver un code de carte bancaire. // Source : Pixabay, montage Numerama

Même pour un ordi quantique, trouver votre code de carte bleue est un casse-tête

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Crédit photo de la une : Bartlomiej Wroblewski - Signaler une erreur dans le texte

Numerama, le média de référence sur la société numérique

Numerama est parmi les 10 sites d’information les plus fiables en France en 2022 selon Newsguard - Numerama

Source : https://www.numerama.com/tech/1649586-larmee-francaise-desire-deux-prototypes-dordinateurs-quantiques-universels-en-2032.html

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  • L’armée française envisage de créer deux prototypes d’ordinateurs quantiques universels - Par Nassim Chentouf - Publié le 11/03/24 à 10h02 – Document ‘numerama.com’
    L’armée française se penche sur les ordinateurs quantiques universels. La DGA fait appel à cinq start-ups dans le cadre du programme PROQCIMA pour créer deux prototypes d’ici 2032. L’État souhaite ’maintenir la supériorité opérationnelle de nos armées’.

Selon IBM, l’informatique quantique pourrait détruire la cybersécurité des pays. Face à cette menace, la Direction générale de l’armement (DGA) annonce la création de prototypes d’ordinateurs quantiques universels dès 2032 dans le cadre du programme PROQCIMA, comme le rapportent nos confrères de Numerama.

Cinq start-ups françaises chargées de créer des ordinateurs quantiques {{}}

La DGA a conscience des enjeux technologiques à venir. L’IA suscite déjà de nombreuses questions chez les experts et l’informatique quantique n’échappe pas aux préoccupations de la France. Le 7 mars 2024, l’armée a annoncé des accords-cadres avec Alice & Bob, C12, Pasqal, Quobly et Quandela. Ces sociétés françaises seront chargées de la conception des ordinateurs quantiques universels.

La DGA annonce que ces sociétés assureront “le développement des technologies les plus prometteuses, depuis des prototypes de laboratoires, jusqu’à des solutions de calcul quantique à large échelle utilisables pour les besoins de la Défense”. Tous les ans, un recentrage des objectifs de ce programme aura lieu. En 2028, il ne restera que trois start-ups en lice, puis deux en 2032. Elles devront soumettre deux prototypes au gouvernement.

Ces prototypes devront être capables de traiter 128 qubits logiques. Il s’agit d’une unité de calcul qui bénéficie de la correction d’erreur, ce qui la rend plus stable et plus fiable pour les calculs complexes. Pour faire simple, avoir 128 qubits logiques signifie que l’ordinateur peut traiter une grande quantité d’informations en simultané, dépassant de très loin les capacités des ordinateurs classiques. Pour 2035, la DGA annonce un objectif de 2048 qubits logiques.

L’informatique quantique a donc une “importance majeure” pour les armées, comme l’explique la DGA, puisqu’elle pourrait modifier la guerre telle que nous la connaissons. Plus précisément, au niveau des communications et de la cryptographie.

La loi de programmation militaire 2024-2030 déclare que pour “maintenir la supériorité opérationnelle de nos armées”, il est nécessaire d’investir dans cette technologie. La Maison Blanche, de son côté, se penche depuis 2022 sur les risques et les bénéfices de l’informatique quantique.

C :\Users\JH\Documents\macron.jpg21 janvier 2021 Elysées

Emmanuel Macron fixe cinq objectifs pour le programme PROQCIMA{{}}

En janvier 2021, le président de la République a dévoilé sa stratégie de financement des technologies quantiques bénéficiant d’un budget de 1,8 milliards de dollars sur quatre ans, dont 1 milliard alloué par l’État dans le cadre de cette collaboration public-privé.

La France a fixé cinq objectifs dans le cadre du programme PROQCIMA :

  • Le développement des technologies et usages du calcul quantique.
  • La maîtrise des technologies de capteurs quantiques.
  • Le développement puis la diffusion de la cryptographie post quantique.
  • Le développement de technologies de communication quantiques.
  • La maîtrise des technologies habilitantes du quantique.
    Le gouvernement fait savoir que les start-ups quantiques “ont levé plus de 350 millions d’euros”, ce qui fait “de la France le premier pays européen en termes de levées de fonds”. Les États-Unis et le Canada se trouvent devant l’Hexagone.

La France ambitionne de devenir un centre de l’industrie quantique au niveau mondial en renforçant l’attractivité de la filière nationale via la formation de 5000 nouveaux talents.

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Source : Numerama

Source : https://www.numerama.com/tech/1649586-larmee-francaise-desire-deux-prototypes-dordinateurs-quantiques-universels-en-2032.html

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  • Selon IBM, l’informatique quantique pourrait détruire la cybersécurité des pays - Par Nassim Chentouf - Publié le 24/01/24 à 12h20
    IBM alerte les gouvernements et les entreprises face au danger de l’informatique quantique. Selon l’entreprise, cette technologie, très puissante, est capable de contourner la sécurité cryptographique actuelle.

IBM estime que l’informatique quantique représente un grand danger. Pourquoi ? Selon les experts en cybersécurité, cette technologie serait en mesure de briser la cryptographie actuelle.

Source : https://www.lesnumeriques.com/quantique/selon-ibm-l-informatique-quantique-pourrait-detruire-la-cybersecurite-des-pays-n217927.html

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  • Riposter face au danger de l’informatique quantique - Quantique : IBM investit massivement dans la recherche en France - Par Nassim Chentouf - Publié le 12/05/24 à 12h15 – Document ‘lesnumeriques.com’
    Selon une information de l’AFP, IBM s’apprête à investir 45 millions d’euros dans son IBM France Lab Paris-Saclay pour financer la recherche et le développement autour de l’informatique quantique en France.

L’informatique quantique représente un vrai défi pour la France qui envisage de créer deux prototypes d’ordinateurs universels. Le gouvernement peut compter sur le géant IBM puisque comme le rapporte BFMTV, l’entreprise va annoncer un investissement de 45 millions de dollars pour son laboratoire de recherche spécialisé situé dans l’Hexagone.

45 millions d’euros pour l’IBM France Lab Paris-Saclay{{}}

C’est dans le cadre du sommet Choose France, prévu ce lundi 13 mai, que l’annonce sera faite comme l’indique une source proche du dossier à l’AFP. Lors de cet événement, 180 dirigeants d’entreprises étrangères seront réunis au château de Versailles par Emmanuel Macron, président de la République. Divers sujets seront abordés comme l’IA, la décarbonation et, bien évidemment, l’informatique quantique.

L’investissement de 45 millions d’euros d’IBM sera lissé sur plusieurs années et aboutira au recrutement d’une cinquantaine d’experts entre ingénieurs et chercheurs d’ici 2025.

Poursuivre la recherche et développement en France {{}}

Grâce à cet investissement, le centre IBM France Lab Paris-Saclay pourra poursuivre ses travaux et projets de recherche et développement en termes d’informatique quantique. Ce lieu permet aux équipes de mener des partenariats avec des écoles, instituts spécialisés, start-ups et entreprises.

L’informatique quantique représente un domaine majeur pour ces prochaines années. Les ordinateurs quantiques offrent d’énormes puissances de calcul pour divers domaines comme l’IA, la finance, les transports ou les réseaux d’énergie.

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Source : BFMTV - Nassim Chentouf Rédacteur actualité

Source : https://www.lesnumeriques.com/quantique/quantique-ibm-investit-massivement-dans-la-recherche-en-france-n221620.html

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    Internet quantique : des photons intriqués plus robustes pourraient signifier son avènement - Par Paul Tozier - Publié le 03/09/24 à 12h19
    Des chercheurs issus d’Europe, Asie et Amérique du Sud ont réussi à sensiblement améliorer les communications quantiques en les rendant plus robustes grâce à une nouvelle source de lumière.

Les communications aussi ont droit à leur révolution quantique. © ionQ

L’Internet quantique du futur devrait permettre de transmettre des informations à l’aide de paires de photons intriqués, c’est-à-dire des particules de lumière partageant les mêmes informations quelle que soit la distance. Les informations encodées dans ces photons intriqués peuvent dès lors être transférées à grande vitesse, et il est impossible de les intercepter sans les détruire. Un phénomène pouvant (presque) garantir la sécurité des échanges de données sur Internet.

Problème, à l’heure actuelle, ces signaux se dégradent rapidement et ne parcourent que peu de distance, la Chine misant néanmoins beaucoup sur l’Internet quantique. Dans un potentiel ‘game changer,’ des chercheurs viennent cependant de créer une nouvelle source de photons intriqués plus lumineux, donc plus robustes.

Intrication maximale{{}}

Pour construire un Internet quantique capable d’échanger des données sur de grandes distances, les photons doivent être suffisamment puissants pour éviter la décohérence, c’est-à-dire la perte de l’intrication et la disparition de l’information qu’ils contiennent. Pour ce faire, il faut dès lors créer des photons intriqués suffisamment lumineux, ce que les chercheurs sont parvenus à faire en combinant un générateur de photons uniques à un résonateur quantique chargé d’en amplifier le signal. Ainsi, le générateur peut ajuster les photons émis pour qu’ils finissent dans leur état d’intrication maximal.

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Source : https://www.lesnumeriques.com/quantique/internet-quantique-des-photons-intriques-plus-robustes-pourraient-signifier-son-avenement-n225879.html

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  • L’informatique quantique fait une avancée majeure - Par Antoine Roche - Mis à jour le 28/08/24 à 11h17 – Document ‘lesnumeriques.com’
    Une équipe de scientifiques est parvenue aux États-Unis à créer un nouveau matériau supraconducteur qui pourrait avoir un impact majeur sur l’avenir de l’informatique quantique.

Un nouveau matériau supraconducteur pour garantir l’efficacité de nos futurs ordinateurs quantiques ? © Pete Hansen / Shutterstock

La démocratisation de l’informatique quantique serait-elle proche ? En tout cas, une équipe de chercheurs de l’Université de Californie Riverside a fait un grand pas dans cette direction en cette fin d’août 2024. Elle a développé un nouveau matériau supraconducteur qui pourrait être utilisé à grande échelle dans les composants des ordinateurs quantiques de demain.

Un nouveau supraconducteur topologique{{}}

Cette trouvaille est basée sur du tellure trigonal, un matériau connu pour ses propriétés chirales (non superposable à son image dans un miroir plan) et non magnétiques, combiné à un supraconducteur à l’état de surface généré sur une fine couche d’or. En résulte une interface à deux dimensions et aux caractéristiques qui le distinguent des supraconducteurs conventionnels. Ce matériau, qui pourrait fonctionner en tant que supraconducteur topologique (aucune résistance électrique et des propriétés uniques en fonction de sa forme), est ainsi six fois plus performant. De quoi générer des qubits en quantité !

Peng Wei, professeur agrégé de physique et d’astronomie et leader de l’équipe de recherche, déclare : “Notre matériau pourrait être un candidat prometteur pour développer des composants informatiques quantiques plus évolutifs et plus fiables.” Ils s’en sont donc servis pour créer des résonateurs micro-ondes à faibles pertes. Pertes qui, à l’heure actuelle, constituent la pierre d’achoppement pour l’essor de l’informatique quantique.

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Source : https://www.lesnumeriques.com/quantique/l-informatique-quantique-fait-une-avancee-majeure-n225629.html

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  • Le processeur quantique d’une entreprise finlandaise bat un record de stabilité – Diffusé par ‘journaldugeek.com’ Science– Auteur Antoine Gautheriele 3 septembre 2024 à 17h14
    IQM a réussi à maintenir ses qbits dans un état de cohérence pendant environ une milliseconde en moyenne – un chiffre très impressionnant, dans la mesure où les unités logiques des ordinateurs quantiques sont notoirement difficiles à dompter.

Iqm Computer

Un rendu d’un futur ordinateur quantique. © IQM Quantum Computers

La course à l’informatique quantique continue de plus belle, avec des tas d’entreprises et de laboratoires qui se livrent une lutte acharnée pour produire les premiers processeurs quantiques matures. Tout récemment, ce sont les ingénieurs finlandais d’IQM Quantum Computers qui sont revenus à la charge avec une nouvelle puce qui se distingue par sa précision impressionnante, mais surtout par sa stabilité record.

Tout l’enjeu de l’informatique quantique, c’est de réussir à dompter les qbits, les unités logiques qui servent de base à toute cette technologie par analogie avec les bits de l’informatique conventionnelle. Or, ces objets sont particulièrement capricieux.

Contrairement aux bits classiques qui ne peuvent prendre que deux valeurs binaires (0 ou 1), les qbits peuvent exister dans un état intermédiaire grâce au phénomène de superposition quantique. En stockant ainsi des informations complexes sous forme de différences subtiles dans l’état quantique de la matière, il est possible de réaliser des opérations complètement inabordables pour l’appareil grâce auquel vous lisez cet article…

La cohérence, le principal obstacle à l’informatique quantique{{}}

… ou du moins, c’est le cas sur le papier. Pour qu’ils puissent faire leur office, il faut maintenir ces qbits dans cet état de superposition, mais également d’intrication quantique. C’est un phénomène à travers lequel plusieurs particules se retrouvent corrélées de telle manière que leurs états quantiques sont interdépendants, même lorsqu’elles ne sont pas physiquement liées. Mesurer l’état d’une de ces particules revient aussi à déterminer instantanément l’état des autres, quelle que soit la distance qui les sépare.

Lorsque ces deux critères sont remplis, on obtient un système dit « cohérent  », et maintenir cette cohérence est le principal défi auquel cette technologie est confrontée aujourd’hui. Ces ensembles de qbits superposés et intriqués sont des entités incroyablement délicates ; la moindre perturbation peut faire s’écrouler cette harmonie fragile et rendre le système inexploitable. Tout l’enjeu, c’est donc de créer un environnement extrêmement stable où les qbits peuvent rester cohérents sur une longue durée pour réaliser diverses opérations avec une grande précision.

Une précision impressionnante{{}}

Le communiqué d’IQM, repéré par Live Science, revendique justement un progrès significatif à ce niveau. Pour mesurer les performances d’un processeur quantique, les chercheurs se basent souvent sur une métrique cruciale : le taux d’erreur dans les opérations à deux qbits. Ces tests permettent de vérifier la capacité du système à générer des couples de qbits cohérents, et par extension, de tester la stabilité des fonctions logiques qui servent de bases au fonctionnement des ordinateurs quantiques.

L’entreprise affirme avoir atteint un taux d’erreur particulièrement faible : 99,91 % de précision avec une marge d’erreur de 0,02 %. Il s’agit d’un chiffre très élevé. Pour resituer le contexte, le record absolu appartient actuellement au TIQC d’Oxford Ionics, qui a atteint une fidélité de 99,999 2 % les tests à 2 qbits.

Voici la puce quantique la plus précise du monde

IQM présente tout de même son score comme un « record », probablement à cause de différences de méthodologie liées à l’utilisation de benchmarks différents.

Un temps de cohérence record{{}}

Mais c’est une autre métrique qui rend cette annonce particulièrement impressionnante : le temps de cohérence. Pour tester cet aspect du système, les chercheurs ont mesuré deux paramètres. Le premier, c’est le temps de relaxation (T1) ; il s’agit de la durée pendant laquelle un qbit isolé peut conserver son état quantique avant de retomber à un niveau d’énergie inférieur, le privant de sa fonctionnalité. Le deuxième, c’est le temps de déphasage (T2), la durée pendant laquelle un qbit peut rester cohérent avec ses collègues.

IQM revendique un T1 de 0,964 milliseconde, et un T2 d’1,155 milliseconde. En d’autres termes, les qbits ont pu rester fonctionnels et cohérents pendant environ 1 milliseconde en moyenne.

Temps Cohérence Iqm© IQM Quantum Computers

À première vue, cela pourrait sembler ridiculement faible. Mais dans le contexte de cette technologie balbutiante, c’est un sacré exploit. En effet, les temps de cohérence ne dépassent généralement pas quelques centaines de microsecondes. IQM assure d’ailleurs qu’il s’agit d’un « record » à ce niveau.

Certes, cette durée est encore largement insuffisante pour arriver à un ordinateur quantique mature. Mais il s’agit d’un progrès substantiel. Cela devrait permettre à l’entreprise d’améliorer significativement les performances de ses futures puces quantiques.

Cela témoigne du fait que cette industrie est dans une phase de progression stable, ce qui est toujours très encourageant dans le cas des technologies émergentes. Et plus le rythme d’innovation va s’accélérer, plus nous nous rapprocherons du moment où cette technologie potentiellement révolutionnaire arrivera à maturité. Il conviendra donc de suivre de près l’évolution de la précision, de la cohérence et du nombre de qbits des puces quantiques en attendant les premières applications pratiques à grande échelle.

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Source : https://www.journaldugeek.com/2024/09/03/le-processeur-quantique-dune-entreprise-finlandaise-bat-un-record-de-stabilite/

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  • Des millénaires de calcul en quelques secondes : cette technologie quantique va mettre fin à la suprématie des superordinateurs - Rédaction : Jérémy Bittan - Date : 6 septembre 2024 à 13h43
    Une révolution quantique pourrait mener à des machines ultra-puissantes{{}}

Imaginez un monde où les ordinateurs quantiques ne sont plus limités par la distance ou le nombre de qubits. Des chercheurs de l’Université de Rhode Island viennent de présenter une théorie révolutionnaire qui pourrait bouleverser notre compréhension de l’informatique quantique, promettant des machines d’une puissance inégalée. Cette innovation, qui semble tout droit sortie d’un film de science-fiction, pourrait très bientôt devenir une réalité tangible.

Qu’est-ce qu’un qubit ?{{}}

Contrairement aux bits classiques qui traitent les données en états binaires de 1 ou 0, les qubits utilisent les lois de la mécanique quantique pour coder les données dans une superposition de 1 et 0, permettant un encodage simultané dans les deux états. Chaque qubit opère à une fréquence donnée. L’entrelacement quantique permet ensuite de relier ces qubits malgré de grandes distances, leur permettant de traiter les calculs en parallèle, ce qui augmente exponentiellement la puissance de calcul d’un ordinateur quantique.

A lire aussi :

Vers la suprématie quantique

Avec suffisamment de qubits entrelacés, les futurs ordinateurs quantiques pourraient réaliser des calculs qui prendraient des milliers d’années à un ordinateur classique en quelques secondes seulement. Cependant, pour atteindre cet état de “suprématie quantique”, il est nécessaire de disposer d’un processeur quantique avec des millions de qubits, alors que les machines les plus avancées aujourd’hui n’en possèdent qu’environ mille.

Défis de stabilité entre qubits entrelacés{{}}

Maintenir la stabilité entre les qubits entrelacés pour traiter les données est complexe et nécessite une électronique et des équipements sophistiqués. Augmenter le nombre de qubits dans un ordinateur quantique, pour surpasser les superordinateurs les plus puissants d’aujourd’hui, représente un défi majeur, car cela impliquerait également d’augmenter la complexité du circuit.

L’approche novatrice des fréquences supplémentaires{{}}

Les scientifiques proposent de donner à chaque qubit des fréquences supplémentaires, leur permettant de travailler ensemble pour traiter les calculs comme s’ils faisaient partie d’un seul ordinateur quantique. Cela signifie que, au lieu de disposer d’un seul grand processeur quantique difficile à maintenir, on pourrait utiliser plusieurs plus petits, reliés ensemble.

Faire fonctionner les qubits comme des ‘blocs LEGO’{{}}

En appliquant des tensions oscillantes, les chercheurs pourraient générer des fréquences supplémentaires pour chaque qubit. Cela permettrait de relier plusieurs qubits en exploitant des fréquences partagées nouvellement générées, sans devoir faire correspondre leurs fréquences originales. Les qubits pourraient ainsi être reliés ensemble, tout en étant également contrôlés individuellement.

Modéliser pour surmonter les défis futurs{{}}

Le modèle vise à surmonter les défis auxquels les scientifiques seront confrontés pour augmenter la capacité des processeurs quantiques à l’avenir. Ces processeurs sont normalement fabriqués avec des semi-conducteurs et utilisent des milliards de minuscules transistors qui peuvent être exploités pour fabriquer des qubits compacts.

Vision modulaire pour les futurs ordinateurs quantiques{{}}

Selon le nouveau modèle, les futurs ordinateurs quantiques seront construits de manière modulaire — avec de petits ensembles de qubits dans des processeurs quantiques connectés à l’aide de liens entrelacés robustes et à longue portée. Cela les rendra plus puissants et capables de calculs beaucoup plus rapides qu’avec la technologie actuelle.

Cet article explore les implications d’une théorie radicale en informatique quantique qui pourrait mener à la création de machines extrêmement puissantes, dépassant largement les capacités des superordinateurs contemporains. Avec des avancées dans le domaine des fréquences et de l’entrelacement des qubits, nous pourrions bientôt assister à une nouvelle révolution dans le traitement des données.

Source : Journal.aps.org

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Source : https://www.mobeez.fr/actualites/13890/des-millenaires-de-calcul-en-quelques-secondes-cette-technologie-quantique-va-mettre-fin-a-la-suprematie-des-superordinateurs/

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  • La communication quantique ultrasécurisée est bientôt possible grâce à ces photons d’une luminosité jamais vue - 08/09/2024 Julien DONMEZ 1 – Document ‘innovant.fr’
    Une équipe internationale de chercheurs a conçu une nouvelle source lumineuse émettant des photons intriqués d’une luminosité exceptionnelle, ouvrant la voie à une communication quantique ultra-sécurisée. {{}}

La révolution de la communication quantique : des photons ultra-lumineux pour un internet inviolable

La recherche dans le domaine de la communication quantique a fait un bond en avant grâce à une innovation majeure, mais quels en sont les détails et les implications ?{{}}

Les fondements de l’information quantique{{}}

Depuis trente ans, l’information quantique a évolué avec pour objectif de créer de nouvelles formes de communication. L’intrication quantique des photons joue un rôle clé dans ce domaine.

Les photons, se comportant comme des « qubits volants », peuvent voyager à grande vitesse sur de longues distances. Cette propriété leur donne un avantage significatif sur d’autres vecteurs de transmission.

Les défis de la luminosité des photons{{}}

Malgré des transmissions record de photons intriqués, la faible luminosité reste un obstacle majeur. Ceci ralentit la communication et nécessite des technologies combinées difficiles à intégrer.

Les chercheurs doivent s’assurer que les photons maintiennent leur cohérence quantique tout en augmentant leur luminosité. Cette combinaison est essentielle pour un internet quantique efficace.

Une technologie révolutionnaire{{}}

Une équipe collaborative a développé un dispositif avec un point quantique intégré dans un résonateur circulaire de Bragg. Cette innovation permet de générer des photons très lumineux et intriqués.

En combinant plusieurs technologies quantiques, les chercheurs ont réussi à surmonter les défis précédents. Cette approche est une première mondiale et marque une étape importante.

📑 Résumé

Informations clés

🔬 Avancée Nouvelle source lumineuse émettant des photons ultra-lumineux et intriqués.
🌐 Communication Possibilité de transmission sécurisée dans les futurs réseaux quantiques.
🚀 Technologie Combinaison de résonateur de Bragg et actionneur piézoélectrique.

Le dispositif utilise un émetteur de points de photons et un résonateur de Bragg pour optimiser l’interaction lumière-matière.

L’actionneur piézoélectrique ajuste les photons en manipulant des champs de contrainte, atteignant une fidélité d’intrication de 96 %.

  • Photons intriqués
  • Résonateur de Bragg
  • Actionneur piézoélectrique
  • Internet quantique
    Grâce à cette avancée, les chercheurs ont surmonté les défis de la luminosité et de l’intrication, des obstacles majeurs pour l’internet quantique. Cette technologie pourrait bientôt révolutionner nos communications, mais quelles seront ses applications concrètes pour notre quotidien ?

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https://www.innovant.fr/wp-content/uploads/2024/04/cropped-icon-32x32.pngInnovant.fr

Source : https://www.innovant.fr/2024/09/08/la-communication-quantique-ultrasecurisee-est-bientot-possible-grace-a-ces-photons-dune-luminosite-jamais-vue/

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Annexe - Présentation d’un qubit selon ‘azure.microsoft.com’{{}}

Un qubit est l’unité de base de l’information en informatique quantique. {{}}

Explication des qubits {{}}

Tout comme un bit binaire est l’unité de base de l’information dans le calcul classique (ou traditionnel), un qubit (ou bit quantique) est l’unité de base de l’information dans l’informatique quantique. L’informatique quantique donne naissance à de nouvelles découvertes dans les secteurs de la santé, de l’énergie, des systèmes environnementaux, des documents intelligents et bien d’autres.

Qubit et bit {{}}

Les qubits sont représentés par une superposition de plusieurs états possibles{{}}

Un qubit utilise les phénomènes mécaniques quantiques de superposition pour obtenir une combinaison linéaire de deux états. Un bit binaire classique ne peut représenter qu’une seule valeur binaire, telle que 0 ou 1, ce qui signifie qu’il ne peut être que dans l’un des deux états possibles. Toutefois, un qubit peut représenter une valeur 0, 1 ou toute proportion de 0 et 1 dans la superposition des deux états, avec une certaine probabilité d’avoir la valeur 0 et une certaine probabilité d’avoir la valeur 1.

La superposition offre aux ordinateurs quantiques une puissance informatique supérieure{{}}

La superposition permet aux algorithmes quantiques de traiter l’information en une fraction du temps qu’il faudrait aux systèmes classiques les plus rapides pour résoudre certains problèmes.

  • La quantité d’informations que peut représenter un système qubit augmente de façon exponentielle. Les informations que 500 qubits peuvent facilement représenter ne seraient même pas possibles avec plus de 2^500 bits classiques.
  • Il faudrait des millions d’années sur un ordinateur classique pour trouver les facteurs premiers d’un nombre de 2 048 bits. Les qubits peuvent effectuer le calcul en quelques minutes.
    Il existe de nombreuses implémentations physiques des qubits{{}}

Lorsque les ordinateurs classiques utilisent des puces basées sur le silicium, les qubits (parfois appelés « qubits d’ordinateurs quantiques ») peuvent être créés à partir d’ions piégés, de photons, d’atomes artificiels ou réels ou de quasiparticules. En fonction de l’architecture et des systèmes qubit, certaines implémentations nécessitent que leurs qubits soient conservés à des températures proches du zéro absolu.

Représentation de qubit et de bit

Superposition, interférence et enchevêtrement {{}}

La superposition permet aux algorithmes quantiques d’utiliser d’autres phénomènes mécaniques quantiques, tels que l’interférence et l’enchevêtrement. Ensemble, la superposition, l’interférence et l’enchevêtrement créent la puissance de calcul qui peut résoudre les problèmes de façon exponentielle, plus rapidement que les ordinateurs classiques.

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Interférence {{}}

Une conséquence de la superposition est l’interférence. Les états des qubits peuvent interférer les uns avec les autres, car chaque état est décrit par une amplitude de probabilité, tout comme les amplitudes des vagues.

L’interférence constructive améliore l’amplitude, tandis que l’interférence destructrice annule l’amplitude. Ces effets sont utilisés dans les algorithmes d’informatique quantique, ce qui les différencie fondamentalement des algorithmes classiques. L’interférence est utilisée avec l’enchevêtrement pour activer l’accélération quantique promise par le calcul quantique.

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Enchevêtrement {{}}

Plusieurs qubits peuvent présenter un enchevêtrement quantique. Les qubits enchevêtrés sont toujours corrélés entre eux pour former un seul système. Même s’ils sont éloignés à l’infini, la mesure de l’état de l’un des qubits nous permet de connaître l’état de l’autre qubit, sans avoir à le mesurer directement.

L’enchevêtrement est requis pour tout calcul quantique et ne peut pas être effectué efficacement sur un ordinateur classique. Les applications incluent la factorisation de grands nombres (algorithme de Shori) et la résolution des problèmes de recherche (algorithme de Grover).

L’avenir des qubits {{}}

À mesure que les technologies quantiques progressent, nous trouvons des solutions à certains des problèmes les plus difficiles au monde. Bien que ce nouveau paradigme contienne un potentiel incroyable, l’informatique quantique n’en est finalement qu’à ses premiers pas.

Les qubits sont fragiles {{}}

L’un des obstacles les plus significatifs dans l’informatique quantique est la nature fragile des qubits. L’enchevêtrement du système qubit avec son environnement, notamment la configuration des mesures, pourrait facilement perturber le système et provoquer une décohérence. Par conséquent, des améliorations en matière de construction matérielle de l’informatique quantique et de méthodes de correction des erreurs sont en cours de développement.

Les qubits topologiques sont plus stables {{}}

Pour résoudre ce problème de fragilité, Microsoft utilise des qubits topologiques, qui sont stabilisés en manipulant leur structure et en les entourant de composés chimiques qui les protègent contre les interférences extérieures. Les qubits topologiques sont protégés du bruit en raison des propriétés topologiques de quasiparticules, ce qui rend le matériel quantique Microsoft plus robuste contre les erreurs. Cette stabilité accrue permet à l’ordinateur quantique d’exécuter des calculs plus longs et plus complexes pour mettre à portée de main des solutions plus complexes.

Ressources Azure Quantum {{}}

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