Quantum est un terme parapluie pour désigner le domaine émergent des technologies qui exploitent la mécanique quantique pour développer des capacités fondamentalement nouvelles dans des domaines établis tels que l'informatique, les communications, la détection, la pharmaceutique, la chimie et la recherche sur les matériaux.Dans son sens littéral, le mot quantum fait référence à la plus petite unité ou entité dans un système physique que nous décrivons en utilisant la mécanique quantique.
L'informatique quantique a augmenté à pas de géant au cours des 10 à 15 dernières années.Les grandes entreprises technologiques telles que IBM, Google sont dans une course pour construire le plus grand ou le plus rapide ordinateur quantique au monde.
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Ci-dessous, Elizabeth Ruetsch, directeur général des solutions d'ingénierie quantique chez Keysight Technologies, discute des risques, des promesses et de ce qu'il faut pour faire de l'informatique quantique..
Objectif: Quelle est la promesse du quantum?Pourquoi c'est important?
Elizabeth Ruetsch: Quantum promises to push beyond the boundaries of classical physics by harnessing these quantum mechanical properties of matter.Selon le contexte, cela peut offrir entièrement de nouvelles façons de traiter les informations qui ont le potentiel d'être plus rapide et plus économe en ressources, ce qui nous permettrait de calculer des choses que nous n'avons jamais pu calculer auparavant, comme la formationdes protéines ou prédire le comportement complexe des systèmes financiers.
Objectif: Où est le potentiel perturbateur de Quantum?
Elizabeth Ruetsch: There are quite a few areas in which quantum can potentially be disruptive.Pour n'en nommer que quelques-uns, considérez:
Objectif: Quels sont les avantages de l'informatique quantique?Quels sont les risques associés à cette technologie?
Elizabeth Ruetsch: Quantum computing promises efficiency in processing power.La capacité de traiter les informations plus rapidement ouvre la possibilité de conduire des champs tels que la recherche fondamentale, l'optimisation, les technologies de l'information et les produits pharmaceutiques au-delà de ce que nous avons imaginé possible.
Il existe des risques de sécurité anticipés.Théoriquement, un ordinateur quantique à grande échelle peut casser le cryptage NSA.Un grand défi exceptionnel consiste à créer des protocoles de sécurité qui sont sécurisés à partir d'ordinateurs classiques et quantiques.La force d'un ordinateur quantique consiste à traiter les mégadonnées qui peuvent avoir des implications pour la confidentialité personnelle.
Par exemple, environ 1 pour cent de la consommation d'énergie américaine entre dans la production d'engrais.Ce processus est inefficace en partie en raison de la complexité de la simulation de la réaction chimique à un niveau mécanique quantique.Un ordinateur quantique pourrait être utilisé pour simuler des processus biologiques / chimiques tels que la fixation de l'azote dans la nitrogénase, augmentant ainsi l'efficacité de la production et conduisant à une approche plus verte.
Objectif: Quelles progrès techniques sont nécessaires pour prendre l'informatique quantique d'une existence de niche au courant dominant?
Elizabeth Ruetsch: Right now, we are fundamentally limited by the stability of quantum systems over time and our ability to control them accurately.La sensibilité unique des systèmes quantiques à leur environnement les rend si puissants pour l'informatique.Cependant, c'est aussi ce qui les rend difficiles à contrôler avec une grande précision.Pour cette raison, les ordinateurs quantiques actuels sont très petits (composés de seulement des dizaines de bits ou qubits quantiques - les ordinateurs classiques ont des centaines de millions de bits), et les calculs que nous pouvons effectuer avec ces petits systèmes sont souvent inexacts.
Pour prendre l'informatique quantique de son existence de niche au courant dominant, nous devons apprendre à mieux isoler les systèmes quantiques de leur environnement et, en même temps, à les contrôler à un degré de précision beaucoup plus élevé.Nous devons réduire les erreurs que nous observons dans les calculs quantiques, puis augmenter le système à des centaines de millions de qubits.
Objectif: Comment pouvons-nous surmonter ces défis?
Elizabeth Ruetsch: We need to overcome the error problem in quantum computations through innovations in quantum computing hardware and software.Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les processus d'erreur dans les systèmes quantiques et comment créer du matériel résilient.Dans le même temps, les progrès des logiciels et la façon dont nous mettons en œuvre certains algorithmes sont nécessaires car nous atteignons les limites physiques des capacités de fabrication des puces.
Objectif: Comment l'informatique quantique affectera-t-elle / a un impact sur la relation de technologie humaine?Comment cela aura-t-il un impact sur la vie quotidienne des gens?
Elizabeth Ruetsch: It’s unlikely that people will have quantum computers at home that replace their classical computers.Considérez plutôt les ordinateurs quantiques comme un outil de recherche que les chercheurs et les industries peuvent utiliser.Cela affectera la vie quotidienne des gens à travers les innovations dans les secteurs susmentionnés.
Objectif: Quelles tendances émergent avec l'informatique quantique?Quels nouveaux développements sont à l'horizon?
Elizabeth Ruetsch: In addition to the state-of-the-art quantum computing technologies, there are several proposals for new types of quantum computing hardware such as photonic quantum computers or quantum computers based on neutral atoms that are highly anticipated.De plus, les chercheurs à travers le domaine travaillent dur pour développer des algorithmes qui peuvent augmenter les performances des ordinateurs quantiques bruyants à l'échelle intermédiaire pour obtenir des percées informatiques quantiques.
Objectif: À quoi ressemble les communications quantiques?
Elizabeth Ruetsch: In practice, most quantum communications look similar to their classical counterparts for fibre optic communications.Généralement, les communications quantiques ont des exigences plus strictes sur les performances et sont plus sensibles aux effets environnementaux.Par conséquent, un défi majeur consiste à créer des répéteurs quantiques sécurisés pour surmonter les défis dans la mise en œuvre d'un réseau quantique dans notre vie quotidienne.
Objectif: Quel est l'avantage du quantum dans les communications?
Elizabeth Ruetsch: The advantage is secure communications and the ability to distribute entanglement.L'intrication est un effet mécanique quantique qui facilite la capacité de calculs et de détection améliorés.Un réseau quantique serait en mesure de distribuer un enchevêtrement afin que nous puissions créer des réseaux de capteurs quantiques ou de réseaux d'ordinateurs quantiques.Tout comme la façon dont il existe des clusters CPU pour l'informatique distribuée, nous pourrions créer un cluster QPU distribué pour le calcul quantique.
Objectif: Le 7G pourrait-il être quantique?
Elizabeth Ruetsch: Unlikely.Le quantum n'est généralement jamais plus rapide, mais il est plutôt plus efficace.Par exemple, un ordinateur classique peut diviser deux nombres sensiblement plus rapides qu'un ordinateur quantique.Ce n'est qu'en utilisant des sous-programmes efficaces quantum que Quantum obtient un avantage.S'attendre à une augmentation de la vitesse en allant au quantum n'est pas réaliste.
Objectif: À quoi ressemble la chronologie de l'informatique quantique?
Elizabeth Ruetsch: This is a very difficult question to answer as the problems we face today are not certain to have a definite solution.Si nos efforts de recherche et développement continuent de réussir, nous pourrions éventuellement examiner une échelle de dix ans.Cependant, si nous rencontrons de nouveaux défis ou que nous ne trouvons pas de moyens adéquats pour surmonter le problème d'erreur dans l'informatique quantique, nous pourrions en fait n'y arriver pas, et à la place recentrer nos efforts sur des objectifs plus réalisables tels que la construction de simulateurs quantiques qui résolvent des problèmes plus ciblés (commeopposé à la construction d'ordinateurs quantiques à usage général).
Objectif: Quelles régions du monde le considère-t-il comme le plus actif dans l'informatique quantique?
Elizabeth Ruetsch: We are excited to see quantum computing start-ups and industry giants such as IBM and Google build up major quantum computing efforts across the world.Alors que les principaux acteurs de l'industrie ont leur base en Amérique du Nord, de plus en plus d'engagement peut être vu en Europe, en Asie et en Océanie.Étonnamment, l'informatique quantique est devenue une poursuite mondiale, et nous sommes ravis d'en faire partie.
Objectif: avec de nombreuses entreprises qui cherchent toujours à générer des revenus à partir de technologies perturbatrices comme la 5G, l'IA / ML, le cloud, etc.., quel sera le meilleur moment pour implémenter l'informatique quantique?
Elizabeth Ruetsch: The revenue potential of quantum computing is complementary to other disruptive technologies and offers potential advancements across various fields in industry and research.Je crois que dès que la technologie devient viable, elle sera mise en œuvre avec succès et générera de grandes quantités de revenus pour toute industrie qui contient une participation.
