Les fans de science-fiction, de films de super-héros et autres supports de la culture geek ont toujours été baignés dans les concepts futuristes et les avancées technologiques les plus audacieuses. Accompagnant ces prouesses techniques fictionnelles, l'adjectif "quantique" a pu être de nombreuses fois utilisé – à tort ou à raison – ajoutant un côté énigmatique et captivant.
Mais, comme c'est de plus en plus souvent le cas, la réalité tend à rattraper la fiction avec le développement des ordinateurs quantiques.
Le Chat de Shrödinger : entre superposition et observation
Dans le monde des cultures geek et populaire, la physique quantique est devenue un terrain fertile pour l'imagination. Le Marvel Cinematic Universe, avec notamment les films Ant-Man – principalement le troisième, Ant-Man & La Guêpe : Quantumania – et la série Loki, a introduit ce concept de manière spectaculaire. Dans cet univers, le Royaume Quantique est une dimension mystérieuse où les lois de la physique traditionnelle ne s'appliquent pas. C'est un lieu où le temps et l'espace se courbent, offrant des possibilités infinies et parfois déconcertantes. On pensera également à l'utilisation d'un ordinateur quantique dans la série Black Mirror pour permettre à une Intelligence Artificielle de générer une série sur une plateforme de streaming à partir de votre quotidien. Et les exemples font légion à travers les décennies passées (et certainement à venir).
Mais pour appréhender un peu mieux la nature étrange de la physique quantique, l'expérience la plus connue et relativement simple à comprendre est celle du célèbre Chat de Schrödinger datant pourtant de 1935 – popularisée entre autre par la série The Big Bang Theory – impliquant donc un chat ainsi qu'une boîte et un flacon de poison. Selon cette expérience, le chat se trouve dans un état de superposition, à la fois vivant et mort, jusqu'à ce que la boite soit ouverte. Cela illustre le concept fondamental selon lequel un système quantique peut exister dans de multiples états simultanément jusqu'à ce qu'il soit mesuré ou observé, moment où il s'effondre dans un état déterminé. De quoi poser les bases pour mieux comprendre.
Qu'est-ce que l'Ordinateur Quantique ?
Maintenant, plongeons-nous dans les méandres de l'ordinateur quantique. Imaginez un ordinateur capable de jongler avec des informations non seulement en bits classiques, mais également en "qubits", des unités quantiques de données. C'est précisément là que réside l'intérêt de cette technologie. Contrairement aux bits classiques, qui sont soit 0 soit 1, soit "non" soit "oui", les qubits peuvent exister dans un état de superposition, représentant simultanément 0 et 1. Cette caractéristique permet aux ordinateurs quantiques d'explorer d'innombrables possibilités en parallèle, ce qui leur confère une puissance de calcul phénoménale.
Pour aller plus loin, considérez ceci : alors qu'un ordinateur classique examine chaque option séquentiellement (dans un ordre logique, une étape après l'autre), un ordinateur quantique peut explorer toutes les options en même temps. Cela signifie que pour certaines tâches, un ordinateur quantique pourrait potentiellement surpasser de manière exponentielle les ordinateurs classiques en termes de vitesse et d'efficacité. Mais cette technologie présente un biais presque amusant : ses capacités supérieures rendent l'ordinateur quantique presque incapable de traiter des opérations simples et directes comme, par exemple, une banale addition.
Pour bien comprendre, imaginez un labyrinthe. Tout comme un humain, un ordinateur "classique" doit tester tous les chemins possibles, les uns après les autres, jusqu'à tomber sur le bon. En revanche, un ordinateur quantique, avec sa capacité à être dans une superposition d'états, peut tester plusieurs chemins en parallèle et, de fait, trouver la sortie bien plus rapidement.
Pour celles est ceux qui ont vu le film Next avec Nicolas Cage, c'est un peu comme la scène où nous le voyons à plusieurs endroits à la fois alors qu'il évalue tous les futurs possibles dans lesquels il aurait pris différents chemins.
Vers un horizon quantique ?
Alors, qu'est-ce qu'un ordinateur quantique au final ? Si l'on se laissait aller à voir cet outil de manière relativement poétique, ce serait une porte vers de nouveaux horizons de calculs et de compréhension, où les règles familières de la physique classique cèdent la place à une réalité plus étrange et plus fascinante. Inspiré par la culture geek et les avancées scientifiques les plus audacieuses, l'ordinateur quantique nous invite à repousser les frontières de notre imagination et de notre compréhension.
Notez toutefois que nous ne sommes pas prêts d'avoir un ordinateur quantique (voire, soyons fous, une console ou un smartphone quantique) de sitôt chez nous dans la mesure où cette technologie, pour fonctionner correctement, nécessite que la température soit proche du zéro absolu, soit près de -273°C. Il faut donc non seulement le plonger dans le froid, mais l'isoler au maximum afin de maintenir cette température, ce qui demande énormément de place et d'énergie. Quant à la place justement, pour illustrer, le processeur quantique sur lequel travaille actuellement une équipe française occupe un espace qui fait pas moins de 3 mètres sur 2 mètres sur 2 mètres. Un beau bébé donc qui ne rentrera pas dans tous les salons.
