La physique quantique peut provoquer des mutations dans notre ADN

Il est difficile de conceptualiser le comportement quantique curieux des particules subatomiques, qui sont souvent trop minuscules, fugaces et contre-intuitives pour être conceptualisées à une échelle tangible. Mais les nouvelles recherches vont à l’encontre de cette tendance, en suggérant qu’un phénomène quantique inhabituel pourrait avoir un impact sérieux sur les structures biologiques, provoquant même des mutations ponctuelles dans les molécules d’ADN.

Le résultat est que les liaisons hydrogène qui relient ensemble deux brins d’ADN en spirale sont primordiales pour un processus quantique inhabituel appelé “tunnelisation de protons”, selon une recherche publiée par des scientifiques de l’Université du Surrey le mois dernier dans la revue Physical Chemistry Chemical Physics.

La tunnellisation de protons se produit lorsqu’un proton semble disparaître et réapparaître ailleurs, de l’autre côté d’une barrière physique ou énergétique. Les protons sont massifs par rapport aux autres particules subatomiques qui existent à l’échelle quantique, il n’est donc pas aussi courant de voir un tunnel à protons par rapport à quelque chose comme un tunnel à électrons. Mais c’est possible, et lorsque cela se produit à l’intérieur d’une molécule d’ADN, cela peut essentiellement déplacer les atomes au mauvais endroit, entraînant une mutation du code génétique.

“Beaucoup soupçonnent depuis longtemps que le monde quantique joue un rôle dans la vie telle que nous la connaissons”, a déclaré l’auteur principal et chimiste du Surrey, Marco Sacchi, dans un communiqué de presse. “Bien que l’idée que quelque chose puisse être présent à deux endroits en même temps puisse être absurde pour beaucoup d’entre nous, cela arrive tout le temps dans le monde quantique, et notre étude confirme que le tunnelage quantique se produit également dans l’ADN à température ambiante”.

Les chances qu’une de ces mutations quantiques entraîne des problèmes médicaux à terme sont rares – l’article note que les molécules d’ADN sont capables de se réparer assez rapidement. Mais comme pour toute autre mutation, il est possible que ces mutations s’installent et se propagent par le biais du processus de réplication de l’ADN, ce qui pourrait causer des problèmes ou même augmenter le risque de cancer.

“Il nous reste un long et passionnant chemin à parcourir pour comprendre comment les processus biologiques fonctionnent au niveau subatomique”, a déclaré Louie Slocombe, coauteur de l’étude et biologiste quantique, dans le communiqué, “mais notre étude – et d’innombrables autres au cours des dernières années – ont confirmé que la mécanique quantique est en jeu”.

Phys.org

La Chine prétend avoir atteint la suprématie quantique

Une équipe de chercheurs de l’Université des sciences et des technologies de Chine vient de revendiquer la suprématie quantique, rapporte Wired.

Google a été le premier à revendiquer la suprématie quantique en octobre 2019 avec son ordinateur quantique Sycamore qui a effectué un calcul lié à la génération de nombres aléatoires en seulement 200 secondes – une tâche qui aurait pris 10 000 ans au plus puissant superordinateur du monde, selon le géant de la technologie.

Selon l’article publié dans la revue Science, l’équipe chinoise affirme que son système, appelé Jiuzhang, a réalisé en trois minutes un calcule qui aurait pris deux milliards d’années à un puissant superordinateur.

L’équipe chinoise était dirigée par Jian-Wei Pan, dont l’importante équipe de recherche a bénéficié d’un plan du gouvernement chinois visant à renforcer sa position dans le domaine de la technologie quantique. Leurs réalisations comprennent la démonstration de l’utilisation du cryptage quantique sur des distances record, notamment l’utilisation d’un satellite spécialement conçu pour les communications quantiques afin de sécuriser un appel vidéo entre la Chine et l’Autriche. Le cryptage fondé sur la mécanique quantique est théoriquement inviolable, bien qu’en pratique on puisse encore le subvertir.

A photo of the Jiuzhang light-based quantum computer prototype Photo: courtesy of University of Science and Technology of China

Il existe des différences frappantes entre les deux systèmes quantiques.

Le processeur Sycamore de Google utilise des circuits quantiques qui comprennent des métaux supraconducteurs qui doivent être cryogénisés à des températures extrêmement basses.

Tandis que le processeur de l’équipe chinoise manipule des photons, des particules de lumière qui ne nécessite pas de surrefroidissement. Cela introduit des limites : le prototype photonique n’est pas facilement reprogrammable pour effectuer des calculs différents. Ses paramètres ont en effet été codés en dur dans ses circuits optiques. Ce qui signifie que le système a été conçu dès le départ pour effectuer ce calcul particulier.

L’informatique quantique n’en est qu’à ses débuts. Les ingénieurs n’ont pas encore trouvé d’utilisation pratique et utile. Et les ordinateurs quantiques sont aussi très instables et fragiles.

Mais le fait de se lancer dans des calcules qui dépassent les capacités des ordinateurs conventionnels et avec des architectures radicalement différentes est prometteur.

C’est officiel : Google a atteint la suprématie quantique

Des rumeurs circulent depuis des semaines selon lesquelles la mégacorporation technologique Google a atteint la suprématie quantique, ce qui signifie qu’elle utilise un ordinateur quantique expérimental pour effectuer un calcul beaucoup plus rapidement qu’un ordinateur binaire ordinaire.

Et cela nous amène à aujourd’hui, lorsque Google a officiellement publié le document dans la prestigieuse revue Nature. Google affirme que son ordinateur quantique Sycamore a effectué un calcul lié à un générateur de nombres aléatoires en seulement 200 secondes – une tâche qui prendrait 10 000 ans au supercalculateur le plus puissant du monde, selon le géant de la technologie.

La mégacorporation est clairement très fier de sa réalisation. Sundar Pichai, PDG de Google, l’a même comparé au premier vol des frères Wright en 1903, lors d’une interview avec le MIT Technology Review.

L’informatique quantique va changer le monde

Le plus grand concurrent de Google dans le domaine de l’informatique quantique, IBM a publié un article où il a fait remarquer que la vitrine de Google ne “tenait pas compte de l’abondance de stockage sur disque” et d’autres méthodes d’optimisation.

Par conséquent, “l’expérience de Google est une excellente démonstration des progrès de l’informatique quantique basée sur la supraconductivité”, ont écrit les chercheurs d’IBM, mais elle ne devrait pas “être considérée comme une preuve que les ordinateurs quantiques sont “suprêmes” par rapport aux ordinateurs classiques.”

The Verge, Nature

Google : Sundar Pichai à propos de la suprématie quantique

Dans une interview exclusive avec MIT Technology Review, Pichai explique au rédacteur en chef Gideon Lichfield pourquoi l’informatique quantique pourrait être aussi importante pour Google que l’Intelligence Artificielle.

Des chercheurs de Google ont publié dans Nature un article dans lequel ils affirment avoir atteint la “suprématie quantique”. Il leur a fallu 200 secondes pour que leur ordinateur quantique 53 bits effectue un calcul qui, selon Google, aurait nécessité 10 000 ans au supercalculateur le plus rapide du monde. (Un draft du document a été divulgué en ligne le mois dernier.)

Google prétend avoir obtenu la suprématie quantique

Pichai a comparé la percée aux frères Wright. “Le premier avion n’a volé que 12 secondes, et il n’y a donc aucune application pratique à cela. Mais cela a montré la possibilité qu’un avion puisse voler.” Il a suggéré que l’informatique quantique pourrait un jour aider à la découverte de médicaments ou à la réduction de la consommation de carbone dans l’industrie des engrais.

L’informatique quantique va changer le monde

Pichai a supposé que ce genre d’applications seraient disponible d’ici une dizaine d’années. Mais lorsque cela arrivera, il prédit que l’informatique quantique s’avérera être une percée technologique aussi importante que l’intelligence artificielle.

Lisez l’interview dans son intégralité. MIT Technology Review

IBM réfute les prétentions de suprématie quantique de Google

 

IBM réfute les prétentions de suprématie quantique de Google

IBM a critiqué la récente affirmation selon laquelle Google aurait atteint la «suprématie quantique» lorsque son processeur de 53 bits aurait pris quelques minutes pour résoudre un problème qui nécessiterait 10 000 ans d’utilisation d’un supercalculateur (The Register).

Dans un article, IBM, lui-même un leader de l’informatique quantique, affirme qu’une simulation idéale de la même tâche peut être effectuée sur un système classique en 2,5 jours et avec une fidélité bien plus grande.

The Register

Google prétend avoir obtenu la suprématie quantique

Google prétend avoir obtenu la suprématie quantique

Selon un article (supprimé depuis) repéré par le Financial Times la semaine dernière sur le serveur de rapports techniques de la NASA, les chercheurs de Google auraient atteint la “suprématie quantique” – autrement dit, leur ordinateur quantique aurait réussi à effectuer une tâche de calcul plus rapidement qu’un processeur classique. Le document a été rapidement supprimé et Google n’a pas encore confirmé cette réussite.

“À notre connaissance, cette expérience marque le premier calcul qui ne peut être effectué que sur un processeur quantique”, peut-on lire dans le document qui circule toujours.

La course entre l’ordinateur quantique et l’ordinateur traditionnel n’était même pas proche : selon le document, le processeur supraconducteur “Sycamore” de Google, doté de 53 qubits, a rapidement résolu un problème qui aurait pris 10 000 ans à un ordinateur classique.

L’informatique quantique va changer le monde

Après l’annonce de cet événement, le candidat démocrate à la présidence, Andrew Yang, a averti sur Twitter que les ordinateurs de Google pourraient être utilisés pour casser le cryptage des ordinateurs d’aujourd’hui. Mais les experts pensent que la résolution des problèmes de chiffrement avec des ordinateurs quantiques est encore loin d’être une réalité, rapporte Wired.

Le problème résolu par l’ordinateur quantique de Google ne sera pas particulièrement utile dans le monde réel, comme le note Physics World, car il s’agissait de vérifier le caractère aléatoire des nombres binaires – ce qui n’a pas une tonne de cas d’utilisation.

Mais c’est toujours une preuve de concept impressionnante pour la puissance de l’informatique quantique.

Les États-Unis travaillent à la construction de réseaux quantiques inaltérables

Physics World, MIT Technology Review, Financial Times, Wired

Le dernier livre de Stephen Hawking

Voici ce que les experts pensent des prédictions posthumes de Stephen Hawking sur l’intelligence artificielle, le piratage de gènes et la religion

ISBN-13: 978-1984819192

Dans son dernier livre : Brief Answers to the Big Questions » publié à titre posthume, Stephen Hawking y énonce un certain nombre d’affirmations audacieuses concernant l’avenir de l’édition génétique, de l’intelligence artificielle et même de la religion. Voici comment les experts évaluent ses prédictions.

Seigneurs surhumains

Stephen Hawking haussa le ton en affirmant que des personnes puissantes pirateraient leurs gènes pour devenir plus intelligentes, plus fortes et plus longtemps. Finalement, il écrit dans son dernier livre, le reste d’entre nous «mourra ou deviendra sans importance». De nombreux généticiens considèrent déjà cela comme inévitable. Certains craignent que les gens utilisent CRISPR pour modifier leurs gènes avant que la technologie ne soit considérée comme sûre, ils préconisent de nouvelles lois pour protéger les humains non augmentés.

« Nous aurons probablement besoin de nouvelles structures de supervision internationales, afin de ne pas réaliser ces exemples dystopiques du “Nouveau Grand Monde” », a déclaré George Daley, doyen de la faculté de médecine de la Harvard Medical School, au Sommet international sur l’édition du génome humain en 2015.

> Qu’est ce que le Transhumanisme ?

L’intelligence artificielle tueuse

Au cours de sa vie, Stephen Hawking a parlé de sa peur de la puissante intelligence artificielle. Il réitère ses réserves dans ce livre, écrivant qu’ignorer la menace de l’intelligence artificielle super puissante pourrait être la «pire erreur de l’humanité». Cela pourrait nous détruire avec des armes que «nous ne pouvons même pas comprendre», a-t-il écrit.

Il y a un débat sur ce point. De nombreux technologues, y compris le milliardaire Elon Musk, conviennent que l’IA avancée pourrait constituer une menace existentielle pour l’humanité.

Mais d’autres le minimisent. «Il n’y a aucune raison à l’heure actuelle de s’inquiéter des algorithmes d’intelligence artificielle auto-conscients qui fixent leurs propres objectifs et deviennent fous», a déclaré à Fortune Richard Socher, professeur de machine learning à Stanford.

Et un sondage auprès de chercheurs en intelligence artificielle a révélé que la plupart des personnes interrogées pensent qu’il faudra au moins 25 ans pour créer une super intelligence artificielle – nous avons donc au moins un peu de temps pour nous préparer.

Ni dieux ni maîtres

«Croire à l’après-vie n’est qu’un vœu pieux», écrit-il, ajoutant qu’il n’y a pas de Dieu.

De nombreux scientifiques sont certainement d’accord avec Stephen Hawking sur cette affirmation, mais pas tous. Une enquête menée en 2015 a révélé que de nombreux chercheurs du monde entier étaient religieux, mais que dans la plupart des pays, les scientifiques sont généralement moins religieux que les non-scientifiques.

Stephen Hawking croyait que le Big Bang nous avait donné notre univers, et non pas un dieu jouant avec l’idée de la création. Il croyait que la mécanique quantique avait déclenché une étincelle qui avait fait que notre univers se développait d’une particule subatomique à une étendue infinie dont nous ne retrouverions jamais les angles. Cela aurait pu “émerger sans violer les lois connues de la nature”, écrit-il, dans LiveScience.

Les travaux de Stephen Hawking sur la mécanique quantique lui ont également fourni une explication de ce qui a précédé l’univers. Ce n’était pas un dieu solitaire qui claquait des doigts et créait la vie. La théorie quantique explique que le Big Bang est né d’une singularité, comme un trou noir, où l’espace et le temps étaient tellement déformés qu’ils n’existaient même pas. Rien ne s’est passé avant le Big Bang, car le temps ne s’est pas passé.

« La science peut faire un meilleur travail pour expliquer le miracle de la vie », déclare Stephen Hawking.

En effet, des scientifiques bien respectés ont également affirmé que la conscience humaine vit après la mort, qu’il n’y a pas de mort de la conscience – juste la mort du corps. Que la mécanique quantique permettrait à la conscience de vivre après la mort du corps.

Leurre et malheur du transhumanisme – Olivier Rey

EAN : 9782220095516

Présentation : Si c’est au nom d’un futur toujours meilleur que le monde a été transformé en un chantier permanent, nous sommes arrivés à un stade où le rapport entre les bénéfices du « développement » et ses nuisances s’avère de plus en plus défavorable. La perte de confiance dans le progrès doit alors être compensée par une inflation de ce qu’il est censé apporter : plus le monde va mal et menace de s’écrouler, plus il faut abreuver les populations de promesses exorbitantes.

Tel est le rôle du transhumanisme – et peu importe que ce qu’il annonce ne soit pas destiné à se réaliser. Lui accorder trop d’importance, c’est donc se laisser captiver par un leurre. Faudrait-il refuser d’y prêter attention ? Cela n’est pas si simple. Le transhumanisme nous trompe parce qu’il joue en nous sur des ressorts puissants. Se donner une chance de désamorcer la fascination qu’il exerce et le malheur qu’il propage, réclame de mettre au jour ce qui nous rend si vulnérables à ses illusions.

Olivier Rey est chercheur au CNRS, membre de l’Institut d’histoire et de philosophie des sciences et des techniques. Il a enseigné les mathématiques à l’École polytechnique et enseigne aujourd’hui la philosophie à l’Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne.

Olivier Rey : « Nous sommes entrés dans des temps apocalyptiques, et nous ne sommes pas prêts. »

Olivier Rey : « Le transhumanisme conduit inévitablement au posthumanisme »

Le posthumain : enfant prodige de l’empire cybernétique

L’informatique quantique va changer le monde

Quels en seront les effets sur notre quotidien?

Cela fait déjà plusieurs années que le monde de la science et de la technologie est animé par l’informatique quantique, mais notre quotidien est toujours dépourvu d’une telle technologie. Les systèmes quantiques peuvent crypter les données de manière infaillible, nous permettre d’exploiter l’énorme quantité de données existantes, et résoudre des problèmes complexes que même les supercalculateurs les plus puissants ne peuvent résoudre (comme des diagnostics médicaux et des prévisions météorologiques).

Or, en novembre dernier, nous avons fait un pas de plus en direction de ce futur quantique nébuleux, alors que paraissaient dans la prestigieuse revue Nature deux articles faisant état de systèmes quantiques parmi les plus avancés à ce jour.

Dans cette interview accordée à Futurism, Mikhail Lukin, professeur de physique à l’Université Harvard et auteur principal de l’un de ces articles, explique l’état actuel de l’informatique quantique, nous dit quand nos téléphones et nos bureaux pourraient être équipés de technologies quantiques, et ce qu’il faudra pour que cela se produise.

Les Machines pour le Big Data : Vers une Informatique Quantique et Cognitive (PDF)

Futurism : Pouvez-vous d’abord nous expliquer, en termes simples, comment fonctionne l’informatique quantique?

Mikhail Lukin : Commençons par expliquer comment fonctionnent les ordinateurs classiques. Avec un ordinateur classique, vous formulez le problème que vous voulez résoudre sous la forme d’une entrée, qui est essentiellement un flux constitué de 0 et 1. Pour effectuer des calculs, il faut créer un certain nombre de règles fondées sur la façon dont ce flux pourra circuler – c’est notre processus de calcul (addition, multiplication, etc.).

Mais nous savons depuis plus de 100 ans que le monde microscopique est fondamentalement régi par les lois de la mécanique quantique, et à l’échelle quantique, on retrouve également des systèmes. Votre ordinateur, par exemple, ou votre chaise pourraient être placés dans deux états différents à la fois – c’est l’idée de la superposition quantique. En d’autres termes, votre ordinateur pourrait se trouver simultanément à Boston et à New York. Donc, cette superposition quantique, même si elle nous paraît très étrange, est permise par les lois de la mécanique quantique. À grande échelle, comme dans mon exemple, c’est évidemment très bizarre. Mais dans le monde microscopique, comme à l’échelle d’un seul atome, ce type d’état superposé est en fait assez courant. Ainsi, en effectuant de nombreuses expériences scientifiques, les chercheurs ont pu démontrer qu’un même atome peut se trouver dans deux états différents à la fois.

L’idée de l’ordinateur quantique est d’utiliser les règles de la mécanique quantique pour traiter l’information. On peut assez facilement comprendre pourquoi ce type de machine peut être si puissant. Avec un ordinateur classique, vous fournissez des données d’entrée, il les traite, puis vous transmet des données de sortie. Mais avec du matériel utilisant les principes de la mécanique quantique, plutôt que de simplement fournir de manière séquentielle des données d’entrée et de lire les réponses, le registre informatique peut être dans les superpositions quantiques de différents types d’entrées à la fois.

Cela signifie que si on traite cet état de superposition à l’aide des lois de la mécanique quantique, on peut traiter beaucoup, beaucoup d’entrées à la fois. L’accélération sera même exponentielle par rapport aux programmes classiques.

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F : À quoi ressemble un ordinateur quantique?

ML : En entrant dans une pièce où se trouve notre machine quantique, vous verriez une cellule ou un tube à vide dans lequel sont projetés une série de lasers. À l’intérieur, on utilise un type d’atome en très faible densité. Nous utilisons les lasers pour ralentir le mouvement atomique très près du zéro absolu, un processus appelé “refroidissement par laser”.

F : Et comment le programmez-vous?

ML : Pour programmer un ordinateur quantique, nous lançons une centaine de rayons laser concentrés dans une chambre à vide. Chacun de ces faisceaux laser agit comme une pince optique, en saisissant un atome ou non. Nous avons ces pièges atomiques, chacun étant chargé ou vide. Nous prenons ensuite une photo de ces atomes piégés, et nous déterminons quels pièges sont pleins et lesquels sont vides. Ensuite, nous réarrangeons les pièges contenant des atomes uniques selon la configuration que nous souhaitons. Comme chacun des atomes est retenu séparément et donc facilement contrôlable, nous pouvons en principe les positionner comme nous le souhaitons.

Positionner ainsi les atomes constitue une manière de programmer. Pour bien contrôler les qubits, nous amenons doucement et prudemment les atomes de leur niveau d’énergie le plus bas vers un niveau d’énergie supérieur. Nous utilisons pour cela des faisceaux laser soigneusement choisis qui sont projetés à une transition spécifique. Leur fréquence est très étroitement contrôlée. Dans cet état excité, les atomes deviennent très volumineux, et se mettent à interagir ou, pourrait-on dire, à communiquer entre eux. En choisissant l’état auquel nous excitons les atomes, de même que leurs arrangements et leurs positions, nous pouvons programmer les interactions avec beaucoup de contrôle.

F : Pour quels types d’applications l’ordinateur quantique est-il le plus utile?

ML : Pour être honnête, nous ne connaissons pas vraiment la réponse à cette question. Nous croyons que les ordinateurs quantiques ne sont pas nécessairement bons pour tous les types de calcul. Mais certains problèmes sont mathématiquement difficiles à résoudre, même pour les meilleurs ordinateurs classiques. Il s’agit généralement de problèmes très complexes, d’optimisations complexes par exemple, impliquant plusieurs contraintes contradictoires à gérer.

Imaginons que vous vouliez donner un cadeau collectif à un groupe de personnes aux intérêts variés. Or, il se pourrait que certains intérêts soient contradictoires. Pour résoudre ce problème de façon classique, vous pourriez regrouper les individus par paires ou triplets pour vous assurer de satisfaire les intérêts non contradictoires. La complexité de ce problème augmentera très rapidement si vous ajoutez des personnes, car le nombre de combinaisons classiques à vérifier est exponentiel. Plusieurs croient que les ordinateurs quantiques s’avéreraient plus efficaces pour résoudre ce type de problème.

Un autre exemple bien connu est la factorisation. Si on prend un petit nombre, disons 15, nous savons qu’il a 3 et 5 comme facteurs. Mais c’est le genre de problème qui se complexifie très rapidement si on prend des nombres de plus en plus élevés. Si on prend un nombre élevé qui a deux grands facteurs, la meilleure façon avec la méthode classique de trouver ces facteurs est d’essayer tous les nombres en commençant par un, deux, trois, et ainsi de suite. Mais il s’avère qu’il existe un algorithme quantique, appelé algorithme de Shor, qui permet de trouver les facteurs d’un nombre de manière exponentiellement plus rapide que les meilleurs algorithmes classiques connus. Si vous pouvez faire quelque chose à une vitesse exponentiellement plus élevée qu’à l’aide d’une autre approche, cela représente un énorme avantage.

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F : J’ai l’impression que votre mission, et celle des autres dans le domaine, est d’améliorer cette technologie et de nous aider à mieux la comprendre. Les applications semblent plutôt secondaires, et seront développées quand vous aurez les outils. Est-ce le cas?

ML : Je vais répondre à votre question par une analogie. Les premiers ordinateurs classiques étaient surtout utilisés pour faire des calculs scientifiques et des expériences numériques destinés à mieux comprendre le comportement des systèmes physiques complexes. Aujourd’hui, les ordinateurs quantiques en sont à ce stade de développement. Ils nous permettent déjà d’étudier des phénomènes physiques quantiques complexes. Ils sont utiles dans un cadre scientifique, et les chercheurs les utilisent déjà à cette fin.

En fait, un des constats de nos articles [publiés dans Nature] est que nous avons déjà construit des machines suffisamment grandes, complexes et quantiques pour réaliser des expériences scientifiques autrement très difficiles à réaliser, même à l’aide des meilleurs ordinateurs classiques (principalement des superordinateurs). Dans le cadre de nos travaux, l’appareil nous a déjà permis de faire une découverte scientifique. Celle-ci n’avait pu être faite jusqu’à présent, en partie en raison du fait qu’il est très difficile pour les ordinateurs classiques de modéliser ces systèmes. À certains égards, nous sommes en train de franchir le seuil où les machines quantiques deviennent utiles, du moins à des fins scientifiques.

Pendant le développement des ordinateurs classiques, on avait déjà une bonne idée des algorithmes qu’on allait pouvoir utiliser. Mais en fait, lorsque les premiers ordinateurs ont été construits et qu’on a commencé à les expérimenter, cela a mené à la création de nombreux algorithmes plus efficaces et plus utiles. En d’autres termes, c’est à ce moment-là qu’on a découvert à quoi ces ordinateurs pouvaient réellement servir.

C’est la raison pour laquelle je dis que nous ne pouvons pas vraiment savoir aujourd’hui à quelles tâches les ordinateurs quantiques s’avéreront particulièrement utiles. La seule façon de le découvrir est de construire de puissants ordinateurs quantiques fonctionnels, et de les mettre à l’essai. C’est un objectif de grande importance, et nous entrons maintenant dans cette phase. Nous nous approchons sérieusement du stade où nous pourrons commencer à expérimenter des algorithmes quantiques sur des machines à grande échelle.

F : Parlez-moi un peu de votre article dans Nature. De quelle avancée est-il question? Et à quel point sommes-nous près de concevoir des algorithmes faits pour les ordinateurs quantiques?

ML : Parlons d’abord de la manière de quantifier les machines quantiques. Pour ce faire, utilisons trois axes. Sur un des axes se trouverait l’échelle indiquant le nombre de qubits, [ou bits quantiques, soit l’unité élémentaire de l’ordinateur quantique, l’équivalent des bits en informatique classique]. Plus il y en a, mieux c’est. Un autre axe indiquerait le degré de « quanticité », c’est-à-dire la cohérence de ces systèmes. Maintenant, pour quantifier un ordinateur quantique, vous devez déterminer la probabilité qu’un calcul soit exempt d’erreur lorsque vous utilisez un nombre donné de qubits.

Si vous n’utilisez qu’un seul qubit, les probabilités d’erreur sont minimes. Mais dès que leur nombre est plus élevé, ces probabilités augmentent de façon exponentielle. Les systèmes dont il est question dans notre article et dans l’article complémentaire ont assez de qubits et sont suffisamment cohérents pour effectuer la série de calculs avec une probabilité d’erreur relativement faible. En d’autres termes, en un nombre donné d’essais, nous pouvons obtenir un résultat exempt d’erreur.

Mais ce n’est pas tout. Le troisième axe indique le potentiel de programmation de la machine. Essentiellement, si vous pouvez faire communiquer chaque qubit avec chacun des autres qubits de manière arbitraire, vous pouvez alors coder n’importe quel problème quantique dans la machine. De telles machines sont parfois appelées ordinateurs quantiques universels. Notre machine n’est pas entièrement universelle, mais elle présente un très haut degré de programmabilité. Nous pouvons en fait changer la connectivité très rapidement. C’est ce qui nous permet finalement d’expérimenter et de faire de nouvelles découvertes sur ces phénomènes quantiques complexes.

F : Les ordinateurs quantiques pourront-ils un jour être réduits à la taille d’un téléphone ou d’un autre type d’appareil mobile?

ML : Ce n’est pas impossible. Il existe des moyens de les assembler de sorte à les rendre portables, potentiellement de les miniaturiser suffisamment, peut-être pas à la taille d’un téléphone mobile, mais peut-être d’un ordinateur de bureau. Mais à l’heure actuelle, ce n’est pas encore possible.

F : Croyez-vous qu’à l’instar des ordinateurs classiques, les ordinateurs quantiques passeront du stade de la découverte scientifique à celui d’une utilisation massive dans une trentaine d’années?

ML : La réponse est oui, mais pourquoi trente ans? Ça pourrait se produire beaucoup plus rapidement.

F : Quels progrès doit-on encore réaliser pour en arriver là?

ML : Je pense qu’il nous faut des ordinateurs assez puissants pour comprendre pleinement à quoi ils peuvent vraiment servir. Nous ne savons pas encore ce que les ordinateurs quantiques sont capables de faire. Nous ne connaissons pas leur plein potentiel. Je crois que le prochain défi est là.

La prochaine étape sera celle de l’ingénierie et de la création de machines destinées à des applications spécialisées. Plusieurs travaillent déjà, y compris [mon équipe], à la mise au point de petits appareils quantiques conçus pour, par exemple, aider au diagnostic médical. Dans certaines de ces applications, les systèmes quantiques ne font que mesurer de minuscules champs électriques ou magnétiques dans le but d’améliorer l’efficacité des diagnostics. Je crois que c’est déjà en train de se produire. Certaines de ces idées sont déjà en phase de commercialisation.

Alors peut-être que des applications plus générales pourraient être commercialisées. Dans la pratique, les ordinateurs quantiques et les ordinateurs classiques fonctionneront probablement de manière complémentaire. En fait, il est fort probable que la majeure partie du travail sera effectuée par des ordinateurs classiques, mais que certaines parties, les problèmes les plus difficiles, seront résolues par des machines quantiques.

Il existe également un autre domaine appelé communication quantique qui s’intéresse au transfert d’états quantiques entre stations éloignées. En utilisant les états quantiques pour envoyer de l’information, on peut construire des lignes de communication totalement sécurisées. De plus, grâce aux réseaux quantiques (parfois appelés internet quantique) nous devrions pouvoir accéder à distance à des serveurs quantiques. On peut donc facilement imaginer de nombreuses manières qui amèneront les ordinateurs quantiques à faire partie de notre quotidien, sans nécessairement les porter dans notre poche.

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F : Y a-t-il quelque chose au sujet des ordinateurs quantiques qui devrait être davantage connu du public?

ML : L’informatique quantique et les technologies quantiques sont dans l’actualité depuis un certain temps. Pour nous, les scientifiques, il s’agit d’un domaine passionnant. Elle représente réellement une frontière de la recherche scientifique dans de nombreux sous-domaines. Depuis cinq à dix ans, la plupart des gens croient que les développements dans le domaine sont très futuristes, qu’il faudra attendre encore longtemps avant de créer des ordinateurs quantiques utiles.

Je pense que ce n’est pas du tout le cas. Je crois que nous entrons déjà dans une ère nouvelle qui présente un potentiel énorme de découvertes scientifiques, qui amènera des applications étendues pour la science des matériaux, la chimie, tout ce qui implique des systèmes physiques complexes. Mais j’ai aussi l’impression que très bientôt, nous allons commencer à découvrir à quelles fins les ordinateurs quantiques peuvent être utiles dans un cadre beaucoup plus large, allant de l’optimisation à l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique (machine learning). Je crois que tout ça se profile à l’horizon.

Nous ne savons pas encore ce que feront les ordinateurs quantiques, ni comment ils le feront, mais nous le saurons très bientôt.

traduction Mathieu Lepage

Futurism