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Des scientifiques simulent l'informatique quantique sur un ordinateur traditionnel

Des scientifiques simulent l'informatique quantique sur un ordinateur traditionnel

Des scientifiques de l'Université de Linköping ont créé une simulation de l'informatique quantique qui peut être utilisée sur un ordinateur traditionnel. La simulation, disent-ils, montre comment un ordinateur quantique fonctionnera vraiment.

L'équipe de recherche pense que leurs travaux aideront à faire progresser l'informatique quantique - un domaine de la superinformatique qui utilise des phénomènes de mécanique quantique tels que l'intrication et la superposition pour effectuer des calculs.

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Redéfinir les supercalculateurs

L'ordinateur quantique est en passe de devenir une réalité - un milliard de dollars l'effort de recherche en Suède vise à en publier un dans les dix prochaines années. L'UE a également désigné la technologie quantique comme l'un de ses projets phares.

On s'attend à ce que la technologie devienne extrêmement importante dans les simulations de systèmes biologiques, chimiques et physiques qui sont trop complexes même pour les supercalculateurs les plus puissants d'aujourd'hui.

Cependant, il y a beaucoup de choses que nous ne savons pas encore sur le fonctionnement des ordinateurs quantiques.

Aujourd'hui, le professeur Jan-Åke Larsson et son doctorant Niklas Johansson, de la Division du codage de l'information du département de génie électrique de l'Université de Linköping, ont fourni une simulation qui, selon eux, aide les utilisateurs à comprendre le fonctionnement d'un ordinateur quantique et pourquoi il est plus puissant qu'un ordinateur classique.

«Nos résultats devraient être très significatifs pour déterminer comment construire des ordinateurs quantiques», a déclaré le professeur Jan-Åke Larsson dans un communiqué de presse. Les résultats des équipes ont été publiés dans la revue scientifiqueEntropie.

«Nous avons montré que la différence majeure est que les ordinateurs quantiques ont deux degrés de liberté pour chaque bit. En simulant un degré de liberté supplémentaire dans un ordinateur classique, nous pouvons exécuter certains des algorithmes à la même vitesse qu’ils obtiendraient dans un ordinateur quantique », déclare Jan-Åke Larsson.

L'outil de simulation des chercheurs s'appelle Logique de simulation quantique ou QSL. Le système simule le fonctionnement d'un ordinateur quantique à l'aide d'un bon vieil ordinateur classique.

Comment ça fonctionne

Un peu, la plus petite unité de données d'un ordinateur, ne peut prendre que la valeur un ou zéro, mais un bit quantique (un qubit) peut prendre toutes les valeurs intermédiaires. Les ordinateurs quantiques, en tant que tels, n'ont pas besoin de traiter de nombreuses opérations pour chaque calcul qu'ils effectuent.

L'outil des chercheurs simule cela en permettantun degré de liberté supplémentaire pour chaque bit faisant partie du calcul de traitement.

"Chaque bit a deux degrés de liberté: il peut être comparé à un système mécanique dans lequel chaque partie a deux degrés de liberté - position et vitesse. Dans ce cas, nous avons affaire à des bits de calcul - qui portent des informations sur le résultat de la fonction , et les bits de phase - qui transportent des informations sur la structure de la fonction », explique Jan-Åke Larsson.

Les scientifiques ont déjà utilisé QSL pour étudier certains algorithmes quantiques. Plusieurs des algorithmes, simulés en QSL, fonctionnent aussi vite qu'ils le feraient dans un ordinateur quantique, affirment les chercheurs.

«Le résultat montre que la vitesse plus élevée des ordinateurs quantiques provient de leur capacité à stocker, traiter et récupérer des informations dans un degré de liberté supplémentaire. Cela nous permet de mieux comprendre le fonctionnement des ordinateurs quantiques. De plus, ces connaissances devraient le faire plus facile à construire des ordinateurs quantiques, car nous savons quelle propriété est la plus importante pour que l'ordinateur quantique fonctionne comme prévu », déclare Jan-Åke Larsson.

Le système est très prometteur pour aider les étudiants à comprendre le fonctionnement de l'informatique quantique.

Par exemple, QSL peut être utilisé pour comprendre la cryptographie quantique et la téléportation quantique, ainsi que certains algorithmes de calcul, tels que l'algorithme de Shor pour la factorisation.

De plus, une simulation fonctionnelle est un excellent outil pour tous les chercheurs qui cherchent à savoir comment l'informatique quantique changera considérablement le paysage informatique à l'avenir.


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