Est-ce que l'informatique quantique est juste une tarte dans le ciel?

J'ai un diplôme en informatique. Je travaille dans l'informatique depuis de nombreuses années. A cette époque, les ordinateurs "classiques" ont progressé à pas de géant. J'ai maintenant un lecteur de disque de téraoctet dans le tiroir de ma chambre parmi mes chaussettes, mon téléphone dispose d'une puissance de traitement phénoménale et les ordinateurs ont révolutionné nos vies.

Mais pour autant que je sache, l'informatique quantique n'a rien fait. De plus, il semble que cela va rester ainsi. L'informatique quantique existe depuis près de quarante ans et l'informatique réelle l'a laissé dans la poussière. Voir la chronologie sur Wikipedia, et demandez-vous où est l'additionneur parallèle? Où est l'équivalent d'Atlas ou du MU5? Je suis allé à l'Université de Manchester, voir l'historique de l' article de Manchester Computers sur Wikipedia. Les ordinateurs quantiques ne montrent pas les mêmes progrès. Au contraire, on dirait qu'ils n'ont même pas encore démarré. Vous n'en achèterez pas bientôt dans PC World.

Serez-vous capable de le faire? Est-ce tout le battage médiatique et l'air chaud? Est-ce que l'informatique quantique est juste une tarte au ciel? Est-ce que tout cela n'est que de la poudre aux yeux - querelles demain colportées par des charlatans à un public crédule? Si non pourquoi pas

Est-ce que l'informatique quantique est juste une tarte dans le ciel?

Jusqu'ici, c'est comme ça. Nous avons cherché cette tarte de manière agressive au cours des trois dernières décennies, mais sans grand succès. nous avons maintenant des ordinateurs quantiques, mais ils ne sont pas ce que nous voulions, c'est un ordinateur quantique capable de résoudre un problème plus rapidement ou avec une meilleure efficacité énergétique qu'un ordinateur classique.

Vous n'en achèterez pas bientôt dans PC World.

Serez-vous capable de le faire?

Nous ne pouvons prédire l'avenir, mais si je devais deviner tout de suite, je dirais "non". Il n’existe pas encore d’application pour laquelle l’informatique quantique aurait une valeur suffisante. Au lieu de cela, nous pourrions avoir des ordinateurs quantiques dans un petit nombre d'instituts spéciaux où des calculs très spéciaux sont effectués (comme le supercalculateur appelé Titan au Laboratoire national d'Oak Ridge ou un accélérateur de particules à cyclotron où des expériences spéciales sont effectuées).

Est-ce tout le battage publicitaire et l'air chaud?

La plupart de cela est un battage publicitaire, malheureusement.

Mais les applications en chimie quantique peuvent en effet changer la donne. Au lieu de faire des expériences physiquement laborieuses sur des milliers de molécules candidates pour la médecine ou les engrais, nous pouvons rechercher les meilleures molécules sur un ordinateur. Les molécules se comportent de manière mécanique quantique et la simulation de la mécanique quantique n'est pas efficace sur les ordinateurs classiques, mais bien sur les ordinateurs quantiques. Une grande partie des investissements de Google dans le contrôle de la qualité concerne des applications en chimie [ 1 ].

Est-ce que tout cela n'est que de la poudre aux yeux - querelles demain colportées par des charlatans à un public crédule? Si non pourquoi pas

Une grande partie est, malheureusement.

Vous étiez probablement l'un des étudiants les plus talentueux de votre classe à l'université de Manchester. Vous avez peut-être remarqué qu'il n'y avait que quelques-uns d'entre vous et un plus grand nombre d'élèves médiocres et sub-médiocres. Il existe un phénomène similaire au niveau des professeurs. De nombreux professeurs ne trouvent pas facile ou "naturel" de rédiger des propositions de subvention bien reçues, mais ils ont besoin de fonds pour conserver leur poste et s'assurer que leur doctorat les étudiants ne manquent pas de participer à des conférences scientifiques et d'avoir accès aux logiciels dont ils ont besoin.

Quand un professeur devient:

• désespéré de financement, ou

• rattrapé par d'autres problèmes de la vie, tels que devoir s'occuper d'un enfant atteint de cancer, ou

• Conscients qu'ils ne feront pas d'énormes découvertes scientifiques comme certains scientifiques l'ont fait il y a des centaines d'années, la survie consiste à survivre, à garder une famille heureuse et à faire ce qu'ils aiment plutôt que de créer un monde meilleur pour les petits-enfants de leurs petits-enfants. En tant que professeur, je peux vous dire que beaucoup de mes collègues ne sont pas aussi "nobles" que le public le perçoit souvent comme des scientifiques.

Je connais environ 1 000 personnes financées pour travailler dans l'informatique quantique, et pas un seul ne semble avoir la mauvaise intention de tromper d'un "public crédule" d'une manière sinistre. La plupart d'entre nous ne sollicitons que des subventions disponibles par l'intermédiaire de nos universités ou de nos gouvernements, et nous n'avons pas l'intention d'exagérer l'importance de notre travail, pas plus que d'autres scientifiques qui se disputent le même salaire (nous devons rivaliser avec des physiciens moléculaires prétendant travailler). est important pour lutter contre le changement climatique simplement parce que la molécule sur laquelle ils travaillent est dans notre atmosphère, ou que des biophysiciens prétendant que leur travail pourrait guérir le cancer simplement parce qu'ils travaillent sur une molécule bien en vue dans le corps).

Le battage publicitaire autour de l'informatique quantique provient en grande partie des médias. Les journalistes ont déformé le contenu de mes papiers pour faire des gros titres qui attireront plus de clics sur leurs annonces, et leurs patrons leur donneront la pression de le faire, sinon ils perdront leur emploi au profit d'un autre stagiaire moins soucieux. d'être honnête.

Une partie du battage médiatique vient des scientifiques eux-mêmes, beaucoup qui croient vraiment que l'informatique quantique sera révolutionnaire parce que leur doctorat le superviseur n’avait pas une bonne éducation (rappelez-vous que l’Université de Manchester est l’une des meilleures au monde et que la plupart des universités ne sont même pas proches), ou peut-être dans de rares cas il ya un battage médiatique de la part de personnes cherchant désespérément des fonds, mais pas beaucoup pour des raisons autre que ceux-ci.

Je pense que le public devrait investir un peu dans l'informatique quantique, comme dans beaucoup d'autres domaines de recherche qui ne garantissent aucun résultat positif. Le battage médiatique est souvent exagéré par les journalistes, les scientifiques ignorants ou les scientifiques non-ignorants qui pensent en avoir besoin pour survivre. Les journalistes et les agences de financement sont également critiqués injustement.

Rien de ce que vous avez dit dans votre question n'est faux.
Je viens de donner quelques raisons pour lesquelles ils sont corrects.

J'essaierai d'aborder cette question d'un point de vue neutre. Votre question est en quelque sorte "basée sur l'opinion", mais il reste quelques points importants à souligner. Théoriquement , il n'y a pas d' argument convaincant (pour le moment) sur la raison pour laquelle les ordinateurs quantiques ne sont pas réalisables. Mais, vérifiez: L'échec des ordinateurs quantiques: codes quantiques, corrélations entre systèmes physiques et accumulation de bruit - Gil Kalai , et l' article de Scott Aaronson sur son blog, dans lequel il fournit des arguments convaincants contre les affirmations de Kalai. Lisez également la réponse de James Wotton à l'article de QCSE: L'argument de Gil Kalai contre les ordinateurs quantiques topologiques est-il valable?

Math Overflow propose un excellent résumé: sur les arguments mathématiques contre l'informatique quantique .

Cependant, oui, bien sûr, il y a des problèmes d'ingénierie .

Problèmes (adaptés de arXiv: cs / 0602096 ):

• Sensibilité à l'interaction avec l'environnement: Les ordinateurs Quantum sont extrêmement sensibles à l'interaction avec l'environnement, car toute interaction (ou mesure) conduit à un effondrement de la fonction d'état. Ce phénomène s'appelle la décohérence. Il est extrêmement difficile d'isoler un système quantique, en particulier un système conçu pour un calcul, sans que cela n'empiète sur l'environnement. Plus le nombre de qubits est grand, plus il est difficile de maintenir la cohérence.

  [Lectures complémentaires: Wikipedia: Décohérence quantique ]

• Actions de porte quantiques non fiables: Le calcul quantique sur les bits est accompli en leur opérant avec un tableau de transformations implémentées en principe à l'aide de petites portes. Il est impératif qu'aucune erreur de phase ne soit introduite dans ces transformations. Mais les schémas pratiques sont susceptibles d'introduire de telles erreurs. Il est également possible que le registre quantique soit déjà enchevêtré avec l'environnement avant même le début du calcul. De plus, l'incertitude de la phase initiale rend l'étalonnage par rotation inadéquat. De plus, il faut tenir compte du manque relatif de précision du contrôle classique qui implémente les transformations de la matrice. Ce manque de précision ne peut pas être complètement compensé par l'algorithme quantique.

• Erreurs et leur correction: La correction d'erreur classique utilise la redondance. Le moyen le plus simple est de stocker les informations plusieurs fois et, si ces copies se révèlent plus tard divergentes, de voter à la majorité. Par exemple, supposons que nous copions un peu trois fois. Supposons en outre qu'une erreur de bruit perturbe l'état à trois bits, de sorte qu'un bit est égal à zéro mais les deux autres sont égaux à un. Si nous supposons que les erreurs bruitées sont indépendantes et se produisent avec une certaine probabilité$p$, il est fort probable que l'erreur soit une erreur sur un seul bit et le message transmis en contient trois. Il est possible qu'une erreur sur deux bits se produise et que le message transmis soit égal à trois zéros, mais ce résultat est moins probable que le résultat ci-dessus. La copie d'informations quantiques n'est pas possible en raison du théorème de non-clonage. Ce théorème semble constituer un obstacle à la formulation d'une théorie de la correction d'erreur quantique. Mais il est possible d’étaler les informations d’un qubit sur un état très complexe de plusieurs qubits (physiques). Peter Shor a découvert pour la première fois cette méthode de formulation d’un code de correction d’erreur quantique en stockant les informations d’un qubit dans un état très complexe de neuf qubits. Cependant, les codes de correction d'erreur quantique protègent les informations quantiques contre les erreurs de quelques formes limitées seulement. Aussi, ils ne sont efficaces que pour les erreurs dans un petit nombre de qubits. De plus, le nombre de qubits nécessaires pour corriger les erreurs ne correspond normalement pas au nombre de qubits dans lesquels une erreur se produit réellement.

  [Lectures supplémentaires: Wikipedia: Correction d'erreur quantique ]

• Contraintes pour la préparation d'états: La préparation d'états est la première étape essentielle à prendre en compte avant le début de tout calcul quantique. Dans la plupart des schémas, les qubits doivent se trouver dans un état de superposition particulier pour que le calcul quantique se déroule correctement. Mais la création précise d'états arbitraires peut s'avérer extrêmement difficile (à la fois en complexité temporelle et en ressources (porte)).

• Information quantique, incertitude et entropie des portes quantiques: L'information classique est facile à obtenir au moyen d'une interaction avec le système. D'autre part, l'impossibilité de cloner signifie qu'aucun état inconnu particulier ne peut être déterminé. Cela signifie que, à moins que le système ait été spécifiquement préparé, notre capacité à le contrôler reste limitée. L'information moyenne d'un système est donnée par son entropie. La détermination de l'entropie dépendrait des statistiques observées par l'objet.

• Une exigence pour les basses températures : plusieurs architectures d’informatique quantique telles que l’informatique quantique supraconductrice nécessitent des températures extrêmement basses (proches du zéro absolu) pour fonctionner.

Le progrès:

• Il y a environ 15 ans, le temps de décohérence des "ordinateurs quantiques" était inférieur à 1 nanoseconde. Maintenant, la version 16 bits de Quantum Experience à laquelle vous pouvez accéder en ligne a un temps de décohérence d’environ 100 μs (voir: Démonstration d’apprentissage Envariance et Parity sur le processeur IBM 16 Qubit (Davide Ferrari et Michele Amoretti, 2018) ). Le temps de décohérence de 100 µs suffit déjà pour exécuter des algorithmes quantiques simples! Vous pouvez le vérifier vous-même sur les ordinateurs quantiques à 5 et 16 bits, rendus accessibles en ligne par IBM. Je pense que Google a réussi à obtenir des temps de décohérence encore meilleurs avec ses puces supraconductrices (ayant un nombre équivalent de qubits).

  • La correction d’erreur quantique s’est beaucoup améliorée au cours de la dernière décennie (nécessitant un nombre beaucoup moins élevé de qubits totaux). Voir Correction d'erreur quantique pour Quantum Memories (Terhal, 2015) pour un bref aperçu.

  En outre, citant: Wikipedia: Correction d'erreur quantique - Réalisation expérimentale :

  Il y a eu plusieurs réalisations expérimentales de codes basés sur CSS. La première démonstration a été réalisée avec des qubits de RMN. Par la suite, des démonstrations ont été faites avec l’optique linéaire, les ions piégés et les qubits supraconducteurs (transmons). D'autres codes de correction d'erreur ont également été mis en œuvre, comme celui visant à corriger la perte de photons, la source d'erreur dominante dans les schémas de qubit photonique.

  • La préparation d'états quantiques arbitraires reste un problème majeur. Mais maintenant, au moins, nous connaissons la décomposition de porte exacte pour toute évolution unitaire ( préparation de l’état quantique avec décompositions de porte universelles (Plesch & Brukner, 2011) ), bien que le nombre de portes ne s’adapte généralement pas bien à un nombre de qubits. D'autres améliorations ont été apportées, telles que la préparation d'états haute fidélité utilisant le contrôle optimal voisin (Yuchen Peng & Frank Gaitan, 2017) . Pour d'autres méthodes de préparation d'états de haute précision récemment développées, voir Préparation des états en mécanique quantique (Fröhlich, 2016) et Préparation de l'état quantique (Ali et al., 2017) .

  • Le nombre de qubits reste l’une de nos principales contraintes (notons que cette question est intrinsèquement liée à la difficulté de maintenir la cohérence pendant de longues périodes de temps comme le chat de Schrödinger et à la difficulté de l’état de superposition macroscopique et de l’excellente réponse qu’il contient). Aucun des ordinateurs quantiques actuels n’est suffisant pour démontrer une amélioration considérable de la "capacité" par rapport aux ordinateurs classiques. Le plus grand nombre factorisé par un ordinateur quantique jusqu'à ce jour est 291311 ( calcul quantique adiabatique haute fidélité utilisant l'hamiltonien intrinsèque d'un système de spin: application à la factorisation expérimentale de 291311 (Li et al., 2017)). La factorisation en force brute de 291311 nécessite au maximum environ 270 divisions, chacune nécessitant environ 10 ns sur les processeurs modernes. C'est 3 nous au total, ce qui implique que la factorisation sera plusieurs ordres de grandeur plus rapidement sur votre ordinateur portable. L'amélioration pratique de la complexité temporelle ne sera perceptible que si et jusqu'à ce que le nombre de qubits augmente d' au moins 10 fois environ (je ne considère pas les machines D-Wave qui ont plus de 1000 qubits, car elles utilisent un mécanisme différent connu recuit quantique qui n’est efficace que dans quelques plages de problèmes étroites). Mais on peut même dire que le nombre de qubits est en augmentation constante. Récemment, Google a annoncé une machine de 72 qubit ( blog de Google AI: A Preview of Bristlecone, le nouveau processeur quantique de Google ) et Intel a annoncé une puce de 49 qubit (Spectre IEEE :: CES 2018: La puce 49-Qubit d'Intel pour Quantum Supremacy ). Comparez cela aux années 2000 où nous n'avions auparavant qu'un nombre à un chiffre de qubits!

  • Plusieurs architectures de l'informatique quantique ont été découvertes au cours des deux dernières décennies, pour lesquelles des températures proches du zéro absolu ne sont pas nécessaires , par exemple, les ordinateurs quantiques optiques, les ordinateurs quantiques à ions piégés, les ordinateurs quantiques à base de diamant, etc. Pourquoi les ordinateurs quantiques optiques ne doivent-ils pas rester proches du zéro absolu, contrairement aux ordinateurs quantiques supraconducteurs?

Conclusion:

Seul le temps nous dira si nous aurons jamais des ordinateurs quantiques efficaces pouvant surperformer visiblement les ordinateurs classiques dans certains domaines. Cependant, compte tenu des progrès considérables que nous avons réalisés, il ne serait probablement pas trop faux de dire que dans quelques décennies, nous devrions avoir des ordinateurs quantiques suffisamment puissants. Sur le plan théorique cependant, nous ne savons pas encore s’il existe des algorithmes classiques (can) qui correspondront aux algorithmes quantiques en termes de complexité temporelle. Voir ma réponse précédente à ce sujet. D'un point de vue totalement théorique, il serait également extrêmement intéressant que quelqu'un puisse prouver que tous les problèmes de BQP résident dans BPP ou P!

Je pense personnellement que dans les décennies à venir, nous utiliserons une combinaison de techniques d’informatique quantique et de techniques classiques (c’est-à-dire que votre PC aura à la fois des composants matériels classiques et du matériel quantique, ou bien l’informatique quantique sera totalement basée sur le cloud. n’y accéder qu’en ligne à partir d’ordinateurs classiques). Car rappelez-vous que les ordinateurs quantiques ne sont efficaces que pour une gamme de problèmes très réduite. Il serait assez consommateur de ressources et peu judicieux de faire une addition comme 2 + 3 en utilisant un ordinateur quantique (voir Comment un ordinateur quantique effectue-t-il des calculs mathématiques de base au niveau matériel? ).

Maintenant, venez nous demander si les fonds nationaux sont gaspillés inutilement pour essayer de construire des ordinateurs quantiques . Ma réponse est NON ! Même si nous ne parvenons pas à construire des ordinateurs quantiques légitimes et efficaces, nous aurons encore gagné beaucoup en termes de progrès de l' ingénierie et le progrès scientifique . Déjà, les recherches sur la photonique et les supraconducteurs se sont multipliées et nous commençons à comprendre beaucoup de phénomènes physiques mieux que jamais. De plus, la théorie de l'information quantique et la cryptographie quantique ont conduit à la découverte de quelques résultats et techniques mathématiques bien conçus qui pourraient également être utiles dans de nombreux autres domaines (cf.Physique SE: domaines mathématiquement difficiles en théorie de l’information quantique et en cryptographie quantique ). Nous aurons également beaucoup mieux compris certains des problèmes les plus difficiles en informatique théorique à ce moment-là (même si nous n’avons pas réussi à construire un "ordinateur quantique").

Sources et références:

1. Difficultés dans la mise en œuvre des ordinateurs quantiques (Ponnath, 2006)

2. Wikipedia: informatique quantique

3. Wikipedia: correction d'erreur quantique

Addenda:

Après quelques recherches, j'ai trouvé un très bel article qui décrit presque tous les contre-arguments de Scott Aaronson contre le scepticisme quant à l'informatique quantique. Je recommande vivement de passer en revue tous les points mentionnés ici. C'est en fait la partie 14 des notes de cours publiées par Aaronson sur son site Web. Ils ont été utilisés pour le cours PHYS771 à l'Université de Waterloo. Les notes de cours sont basées sur son célèbre manuel Quantum Computing Since Democritus .

L'informatique classique existe depuis plus longtemps que l'informatique quantique. Les débuts de l'informatique classique sont similaires à ceux que nous connaissons actuellement avec l'informatique quantique. Le Z3 (premier dispositif électronique complet de Turing) construit dans les années 1940 avait la taille d'une pièce et était moins puissant que votre téléphone. Cela témoigne du progrès phénoménal que nous avons connu en informatique classique.

L’aube de l’informatique quantique, en revanche, n’a commencé que dans les années 1980 . Algorithme de factorisation de Shor; la découverte qui a fait démarrer le champ a été découverte dans les années 1990 . Cela fut suivi quelques années plus tard par la première démonstration expérimentale d'un algorithme quantique.

Il est prouvé que les ordinateurs quantiques peuvent fonctionner. Il y a énormément de progrès sur les aspects expérimentaux et théoriques de ce domaine chaque année et il n'y a aucune raison de croire que cela va s'arrêter. Le théorème du seuil quantique indique que le calcul quantique à grande échelle est possible si les taux d'erreur pour les portes physiques sont inférieurs à un certain seuil. Nous approchons (certains prétendent que nous y sommes déjà) de ce seuil pour les petits systèmes.

Il est bon d'être sceptique quant à l'utilité du calcul quantique. En fait, c'est encouragé! Il est également naturel de comparer les progrès du calcul quantique au calcul classique. oublier que les ordinateurs quantiques sont plus difficiles à construire que les ordinateurs classiques.

Les premiers ordinateurs classiques ont été construits avec la technologie existante. Par exemple, les tubes à vide ont été inventés environ quatre décennies avant d’être utilisés pour la fabrication de Colossus.

Pour les ordinateurs quantiques, nous devons inventer la technologie avant de fabriquer l'ordinateur. Et la technologie est tellement au-delà de ce qui existait auparavant, que cette étape a pris quelques décennies.

Maintenant, nous avons à peu près nos versions quantiques de tubes à vide. Attendez-vous donc à un colosse dans une dizaine d'années.

TL, DR: Des arguments en ingénierie et en physique ont déjà été avancés. J'ajoute une perspective historique: je soutiens que le domaine du calcul quantique n'a qu'un peu plus de deux décennies et qu'il nous a fallu plus de trois décennies pour construire quelque chose comme la MU5.

Puisque vous mentionnez la chronologie, regardons de plus près:

Les débuts

Tout d’abord, Richard Feynman, à l’ouest (1959 ou 1981, si vous le souhaitez) et Yuri Manin, à l’est (1980), ont parlé de la possibilité d’un ordinateur quantique. Mais c'est juste avoir une idée. Aucune implémentation ne commence.

Quand des choses similaires se sont-elles produites avec l'informatique classique? Eh bien, il y a très longtemps. Charles Babbage, par exemple, souhaitait déjà construire des machines informatiques au début du 19ème siècle et il avait déjà des idées. Pascal, Leibniz, ils avaient tous des idées. La machine analytique de Babbage datant de 1837, qui n'a jamais été construite en raison de problèmes de financement et d'ingénierie (d'ailleurs, le précurseur de la machine analytique a été construite avec Lego ), est certainement la première idée la plus récente qui a déjà une longueur d'avance sur celle proposée par Feynman et Manin. l'informatique quantique, car elle propose une implémentation concrète.

Les années 70 ne voient rien qui soit lié à un ordinateur quantique. Certains codes sont inventés, des bases théoriques sont préparées (combien d’informations peuvent être stockées?), Ce qui est nécessaire pour qc, mais ne poursuit pas vraiment l’idée de l’ordinateur quantique.

Les codes et les idées liées à la communication sont au calcul quantique ce que les téléphones et les fils télégraphiques sont au calcul classique: un précurseur important, mais pas un ordinateur. Comme vous le savez, les codes Morse et le télégraphe sont des technologies du 19ème siècle et des codes plus difficiles pour les canaux bruyants ont également été étudiés. Le travail de base mathématique (en termes de théorèmes d'interdiction et autres) a été effectué en 1948 par Shannon.

Quoi qu’il en soit, on peut affirmer que l’informatique par cartes perforées a été développée en 1804 pour le tissage , mais je ne veux pas dire que c’était vraiment le début du calcul classique.

Ordinateurs universels (quantiques)

Alors, quand est-ce que le calcul a commencé? Je vais faire valoir qu'il faut un certain nombre de choses pour lancer la recherche sur l'informatique universelle; Auparavant, le nombre de personnes et le montant des investissements y seraient limités.

1. Vous avez besoin de la notion d'ordinateur universel et d'un modèle théorique de ce que vous devez réaliser.
2. Vous avez besoin d’une architecture permettant de mettre en œuvre un ordinateur universel - d’un point de vue théorique.
3. Vous avez besoin d'un système réel où vous pouvez le mettre en œuvre.

Quand obtenons-nous ces données dans le calcul quantique?

• Deutsch décrit l'ordinateur quantique universel en 1985 (il y a 33 ans).
• Les modèles de circuit et les portes se développent à peu près au même moment.
• Le premier modèle complet sur la manière de tout assembler a été proposé par Cirac et Zoller en 1994 (il y a seulement 24 ans).

Tous les autres progrès du calcul quantique avant ou pendant cette période étaient limités à la cryptographie, aux systèmes quantiques en général ou à d’autres théories générales.

Qu'en est-il du calcul classique?

• Nous avons le travail de Turing sur les machines de Turing (1936) ou le travail de Church (même délai).
• Les architectures modernes s'appuient sur le modèle de von Neumann (1945); d'autres architectures existent.
• En tant que modèle, le modèle de circuit numérique a été conçu en 1937 par Shannon.

Donc, en 1994, nous sommes dans un état comparable à 1937:

• Quelques personnes effectuent le travail théorique théorique et le travail préparatoire est terminé.
• Il y a un bon nombre de personnes qui effectuent des travaux d'ingénierie sur des problèmes fondamentaux non directement liés mais très utiles pour la construction d'un ordinateur (quantique).
• Et le domaine n’est généralement pas si grand et si bien financé.
• Mais à partir de cette date, les fonds et les gens commencent à affluer sur le terrain.

Le champ décolle

Pour l'informatique classique, cela est illustré par la quantité de «premiers systèmes informatiques» différents dans la chronologie de Wikipedia. Il y avait plusieurs groupes de recherche au moins en Allemagne, en Angleterre et aux États-Unis dans plusieurs endroits (par exemple, Manchester et Bletchley Park au Royaume-Uni, pour n'en citer que quelques-uns). L'argent de guerre était consacré à l'informatique car il était nécessaire, par exemple, au développement de la bombe nucléaire (voir les comptes à Los Alamos).

Pour le calcul quantique, voir par exemple ce commentaire :

Le domaine des QIS a commencé une croissance explosive du début au milieu des années 90 à la suite de plusieurs stimuli simultanés: Peter Shor a démontré qu'un ordinateur quantique pouvait factoriser de très grands nombres de manière super efficace. L’industrie des semi-conducteurs s’est rendu compte que l’amélioration des ordinateurs conformément à la loi de Moore atteindrait trop tôt la limite quantique, ce qui nécessiterait des changements radicaux dans la technologie. Les progrès des sciences physiques ont produit des ions atomiques piégés, des cavités optiques avancées, des points quantiques et de nombreux autres progrès qui ont permis d’envisager la construction de dispositifs de logique quantique exploitables. De plus, la nécessité de communications sécurisées a conduit à la recherche de schémas de communication quantiques inviolables.

En résumé, à partir du moment où les bases théoriques des ordinateurs modernes ont été posées jusqu'au moment où les premiers ordinateurs sont disponibles (Zuse 1941, Manchester 1948, pour n'en nommer que deux), il a fallu environ une décennie. De même, il a fallu environ une décennie aux premiers systèmes effectuant une sorte de calcul programmable universellement avec des systèmes quantiques. Certes, leurs capacités sont inférieures à celles des premiers ordinateurs de Manchester, mais quand même.

Vingt ans plus tard, nous assistons lentement à une croissance explosive de la technologie et de nombreuses entreprises y participent. Nous voyons également l'avènement de nouvelles technologies comme le transistor (découvert pour la première fois en 1947).

De même, 20 ans après le début du calcul quantique, nous assistons à l'entrée sérieuse d'entreprises privées sur le terrain, avec Google, IBM, Intel et bien d'autres. Lors de ma première conférence en 2012, leur implication était encore académique, aujourd'hui, elle est stratégique. De même, au cours des années 2000, nous avons été témoins d'une profusion de systèmes informatiques quantiques différents, tels que les qubits supraconducteurs, qui constituent la base des puces les plus avancées des trois sociétés susmentionnées. En 2012, personne ne pouvait prétendre avoir un système assez fiable avec plus de deux qubits physiques. Aujourd'hui, six ans plus tard à peine, IBM vous permet de jouer avec leurs 16 qubits très fiables (5 si vous ne voulez vraiment que jouer) et Google prétend tester un système de 72 qubits en ce moment même.

Oui, nous avons encore du chemin à faire pour disposer d’un ordinateur quantique fiable à grande échelle avec fonctions de correction des erreurs, et les ordinateurs que nous avons actuellement sont plus faibles que les ordinateurs classiques des années 60, mais j’ai (comme l’expliquent d’autres d’autres réponses) pensent que cela est dû aux défis techniques uniques. Il y a une petite chance que ce soit à cause de limitations physiques dont nous n'avons aucune idée, mais si c'est le cas, étant donné les progrès actuels, nous devrions le savoir dans quelques années au plus tard.

Quel est mon point ici?

• J'ai fait valoir que la raison pour laquelle nous ne voyons pas encore d'ordinateur quantique MU5 est également due au fait que le champ n'est tout simplement pas aussi ancien et qu'il n'a pas vraiment suscité autant d'attention jusqu'à récemment.
• Je soutiens que, du point de vue actuel, il semblait que les ordinateurs classiques sont devenus très bons très rapidement, mais que cela a négligé des décennies de travail antérieur où le développement et la croissance ne semblaient pas aussi rapides.
• Je soutiens que si vous croyez (comme presque tout le monde sur le terrain) que les problèmes d'ingénierie initiaux auxquels sont confrontés les ordinateurs quantiques sont plus difficiles que ceux auxquels sont confrontés les ordinateurs classiques, vous constaterez une trajectoire de recherche et d'innovation très comparable à celle d'un ordinateur classique. . Bien sûr, ils sont quelque peu différents, mais les idées de base sur la façon dont cela se passe sont similaires.

Pour répondre à une partie de la question, "achèterai-je jamais un ordinateur quantique", etc. Je pense qu'il y a un malentendu fondamental.

L'informatique quantique n'est pas seulement l'informatique classique mais aussi plus rapide. Un ordinateur quantique résout certains types de problèmes en peu de temps, ce qui prendrait mille ans à un super-ordinateur classique. Ce n'est pas une exagération. Mais les types d’informatique classiques, l’ajout de nombres, le déplacement de bits pour les graphiques, etc. Ce ne seront toujours que des ordinateurs classiques.

Si la technologie pouvait un jour être miniaturisée (je ne sais pas), cela pourrait ressembler davantage à une MMU ou à une carte graphique. Une fonctionnalité supplémentaire à votre ordinateur classique, pas un remplacement. De la même manière qu'une carte graphique haut de gamme laisse votre ordinateur faire des choses qu'il ne serait pas capable de faire (dans un délai raisonnable) avec le processeur principal, un ordinateur quantique autoriserait d'autres types d'opérations qui ne peuvent pas être effectuées actuellement.

Je vous recommande de numériser au moins le premier paragraphe de la page " Principes de fonctionnement " de la page Wikipedia de l'informatique quantique.

Quand vous demandez si c'est du gâteau dans le ciel, cela dépend plutôt des promesses que les technologies quantiques tentent de tenir. Et cela dépend des personnes qui font ces promesses.

Réfléchissez aux raisons pour lesquelles vous êtes même au courant du calcul quantique, étant donné qu’il n’a pas encore réussi à produire des périphériques (ou pour être plus honnêtes, pas très nombreux ) qui ressemblent à du matériel informatique musclé. D'où entendez-vous parler, d'où vient l'excitation? Je suis prêt à parier que, même si vous assistez à toutes les discussions académiques sur l'informatique quantique auxquelles vous pouvez vous attendre personnellement, peu de ce que vous entendez au sujet de l'informatique quantique provient d'universitaires. Il est fort probable que vous entendiez beaucoup parler de l'informatique quantique à partir de sources davantage intéressées par l'excitation que par les faits.

Certaines sources d'entreprise font des déclarations plus ou moins grandioses sur ce que leur matériel quantique peut faire ou sera capable de faire; et il y en a depuis plus de dix ans. Pendant ce temps, il existe une grande communauté de personnes qui ont simplement essayé de faire des progrès prudents et de ne pas dépenser trop d’énergie à faire des promesses qu’elles ne peuvent pas tenir. De qui aurez-vous entendu parler de plus?

Mais même en accordant cela, les parties les plus responsables d’enthousiasme pour le calcul quantique sont certains types de magazines et de sites Web présentant un intérêt particulier qui, en tant que sources d’information, sont comme des vendeurs de gaufres au marché: ils échangent beaucoup sur des arômes vaporeux plutôt que sur des substance et morsure. Le secteur de la publicité qui attire l'attention, plutôt que le monde universitaire, est la principale raison pour laquelle il existe de telles attentes exagérées du calcul quantique. En principe, ils ne se soucient même pas du calcul quantique: il s’agit d’une incantation magique permettant d’émerveiller la foule, d’évoquer des rêves de ciel et de gagner de l’argent auprès d’une autre société pour la simple possibilité que une annonce a été vue pendant une demi-seconde. CetteL’industrie vend beaucoup de pâtes en suspension dans l’air, à ses clients et à son public. Mais cela signifie-t-il que tous ceux qui travaillent actuellement sur les technologies quantiques doivent des feuilles de figues au monde? Il est déjà assez difficile d’accomplir les tâches que nous pensons être en mesure de réaliser - qui sont plus modestes, mais qui en valent la peine.

Parmi mes collègues universitaires (informaticiens théoriciens et physiciens théoriciens), la désinformation flagrante sur le calcul quantique auprès du public est une source de frustration importante. La plupart d’entre nous pensent qu’il sera possible de construire un ordinateur quantique, et la plupart de ceux qui le pensent pensent également qu’il aura des impacts économiques importants. Mais aucun d'entre nous ne s'attendait à ce qu'il bouleverse le monde dans cinq à dix ans, pas plus que depuis quinze ans qu'il est devenu à la mode de dire que nous aurions d'énormes ordinateurs quantiques "en cinq à dix ans ". Je me suis toujours fait un devoir de dire que j'espère voir les impacts dans ma vie, et l'activité récente m'a fait espérer le voir dans les vingt prochains jours - mais même dans ce cas, vous n'irez pas au magasin pour en acheter un,

Aucun d'entre nous ne s'attend non plus à ce que cela vous permette de résoudre facilement le problème du voyageur de commerce ou autre. Etre capable d’analyser les problèmes de la chimie quantique et des matériaux quantiques est l’application originale, la meilleure, et à court terme, la meilleure des méthodes de calcul quantique, et c’est peut-être révolutionnaire dans ce domaine; et peut-être qu'à long terme, nous pourrons apporter des améliorations solides et significatives à la pratique pour résoudre les problèmes d'optimisation. (D-Wave affirme qu'ils peuvent déjà le faire dans la pratique avec leurs machines: le jury ne sait toujours pas si cette affirmation est justifiée.)

Le diable est que, pour expliquer ce que vous pouvez réellement attendre de la théorie et du développement du calcul quantique, vous devez en quelque sorte expliquer un peu la mécanique quantique. Ce n’est pas une chose facile à faire, et comme pour tout ce qui est compliqué, il ya peu de patience dans le monde pour une compréhension nuancée, en particulier lorsque des "faits alternatifs" sous la forme de battage publicitaire "yakawow" à saveur de bonbon s’avancent puissamment dans sept bottes de la ligue.

La vérité - sur ce que le calcul quantique peut faire, et qu'il ne vous permettra probablement pas de vous téléporter à travers le monde, ni de résoudre le problème de la faim dans le monde ou du chaos des compagnies aériennes - est ennuyeuse. Mais faire des progrès significatifs en chimie et en science des matériaux ne l’est pas. Pour ne rien dire des applications non encore développées: avec quelle facilité pouvez-vous extrapoler à partir d’ordinateurs à engrenages pour calculer de manière fiable les taxes ou les tables de logarithme pour la conception d’aéronefs ?

La chronologie de la technologie informatique classique s'étend bien avant même le 19ème siècle. Nous avons une idée de la façon de tenter de suivre cette voie avec les technologies quantiques, et nous avons une idée du type de dividende qui pourrait être possible si nous le faisions. Pour cette raison, nous espérons reproduire le développement d'une technologie informatique utile dans un délai beaucoup plus rapide que les quelque 370 années écoulées depuis l'arrivée des adders de Pascal au monde moderne. Mais ce ne sera pas aussi rapide que certains l’ont promis, notamment ceux qui ne sont pas responsables de la réalisation de ces «promesses».

Quelques remarques.

" Où est l'additionneur parallèle? "

• Nous n'avons pas de gros dispositifs qui effectuent l'addition au moyen d'ordinateurs quantiques, mais certaines personnes travaillent sur des circuits d'addition rapides dans des ordinateurs quantiques - une partie de ce que les ordinateurs quantiques devront faire impliquerait des opérations plus classiques sur des données en superposition.

" Où est l'équivalent d'Atlas ou de la MU5? "

• Pour être franc, nous travaillons toujours sur le premier analogue quantique fiable de l'additionneur de Pascal. J'espère que l'approche du projet NQIT (divulgation: j'y participe, mais pas en tant qu'expérimentaliste) consistant à créer de petits modules de haute qualité pouvant échanger un enchevêtrement sera une voie vers une mise à l'échelle rapide via la production en série. des modules, auquel cas nous pourrions passer de l’additionneur de Pascal au Collosus, à l’Atlas et au-delà en quelques années. Mais seul le temps le dira.

" On dirait qu'ils n'ont même pas commencé. Vous n'en achèterez pas un dans PC World de si tôt. "

• C'est parfaitement vrai. Toutefois, si on vous dit de vous attendre à ce qu'il en soit autrement, cela est probablement dû à PC World (ou, pour être juste, aux concurrents de PC World sur le marché de l'argent de votre abonnement en tant qu'amateur de technologie). Tout chercheur responsable vous dira que nous nous efforçons de créer les premiers prototypes sérieux.

" Pourrez-vous un jour pouvoir acheter un ordinateur quantique dans PC World]? "

• Serez-vous capable d'acheter un Cray dans PC World? Voudrais-tu? Peut être pas. Mais votre université peut vouloir et les entreprises sérieuses peuvent vouloir. Au-delà de cela, il y a de folles spéculations - je ne vois pas comment un ordinateur quantique améliorerait le traitement de texte. Mais encore une fois, je doute que Babbage ait jamais imaginé que tout ce qui est similaire à son moteur de différence serait utilisé pour composer des lettres.

TL; DR : Je travaille sur la théorie de l'informatique quantique depuis environ 15 ans. Je n'ai rien vu de convaincant pour dire qu'ils ne fonctionneront pas. Bien sûr, la seule preuve réelle de leur efficacité est de en créer un. Ça se passe maintenant. Cependant, ce qu'un ordinateur quantique fera et pourquoi nous voulons, il ne correspond pas à la perception du public.

Est-ce que l'informatique quantique est juste une tarte dans le ciel? Est-ce que tout cela n'est que de la poudre aux yeux - querelles demain colportées par des charlatans à un public crédule?

En tant que "charlatan quantique" (merci pour cela), je vais bien sûr vous dire que tout est réaliste. Mais la théorie est bonne. Tant que la mécanique quantique est correcte, la théorie du calcul quantique est correcte et il existe des algorithmes efficaces pour les ordinateurs quantiques pour lesquels nous ne savons pas comment calculer efficacement la solution sur un ordinateur classique. Mais je ne pense pas que tout ce que j'écris ici puisse convaincre un sceptique. Soit, vous devez vous asseoir et apprendre tous les détails vous-même, ou attendre et voir.

Bien sûr, la mécanique quantique n’est qu’une théorie qui pourrait être remplacée à tout moment, mais ses prédictions ont déjà été appliquées pour expliquer le monde qui nous entoure. Les ordinateurs quantiques ne poussent pas la théorie dans un régime non testé dans lequel nous pourrions espérer des résultats inattendus (ce que les physiciens espèrent vraiment, car c'est là que vous commencez à voir des allusions à une nouvelle physique). Par exemple, la mécanique quantique est déjà appliquée à des systèmes de matière condensée comprenant beaucoup plus de constituants que nous ne parlons de qubits dans un ordinateur quantique à court terme. C'est juste que nous avons besoin d'un niveau de contrôle sans précédent sur eux. Quelques personnes pensent avoir des arguments pour expliquer pourquoi un ordinateur quantique ne fonctionnera pas, mais je n'ai rien trouvé de particulièrement convaincant dans les arguments que j'ai lus.

Est-ce tout le battage publicitaire et l'air chaud?

Il y a beaucoup de battage publicitaire autour des ordinateurs quantiques. Je dirais que cela provient de deux sources principales:

• la représentation populaire de l'informatique quantique dans les médias traditionnels et la culture populaire (par exemple, des livres de science-fiction). Demandez à tous ceux qui travaillent activement au calcul quantique, je pense qu'ils seront tous d'accord pour dire qu'il est mal représenté, ce qui donne l'impression qu'il s'agit d'une solution universelle permettant de tout faire fonctionner plus rapidement, ce qui n'est pas le cas pour le moment. Il y a eu du pain perdu demain devant un public crédule, mais c'est plus une tentative "perdue en traduction" de simplifier à l'excès ce qui se passe, principalement par des intermédiaires non spécialistes.

• chercheurs eux-mêmes. Au cours des 20 dernières années, les gens ont promis que l’informatique quantique arrivait tout juste à l’horizon et n’était jamais complètement matérialisée. Il est tout à fait raisonnable que les observateurs en aient marre à ce moment-là. Cependant, ce que je considère comme étant sur le terrain, c'est que beaucoup de personnes prétendant travailler à l'informatique quantique ne l'ont pas été. Les organismes de financement devenant de plus en plus exigeants avec le "pourquoi" de la recherche et la garantie de "l'impact", l'informatique quantique est devenue l'outil de prédilection de beaucoup d'expérimentateurs, même s'ils ne sont pas vraiment intéressés à faire quelque chose pour un ordinateur quantique. S'ils ont eu la possibilité de modifier ce qu'ils font pour que cela semble pertinent pour l'informatique quantique, ils ont tendance à le faire. Cela ne signifie pas que l'informatique quantique peut " Cela n’a pas été fait, cela n’a tout simplement pas été aussi important que prévu. Prenons, à un niveau légèrement différent, l’explosion de la théorie de l’information quantique. Il y a si peu de théoriciens qui ont activement travaillé sur la théorie des ordinateurs quantiques et sur la façon de les faire fonctionner (cela ne veut pas dire qu'ils n'ont pas fait des choses intéressantes).

Cependant, nous atteignons maintenant une masse critique dans laquelle de nombreux investissements en recherche sont brusquement consacrés à la fabrication d’ordinateurs quantiques et de la technologie associée, une réalité, et les choses commencent à changer. Avec des appareils d'environ 50 qubits, il semble que nous soyons en train d'atteindre notre objectif. Nous sommes peut-être capables de réaliser une "suprématie quantique", c'est-à-dire d'effectuer des calculs dont nous ne pouvons pas vraiment vérifier les résultats sur un ordinateur classique. Une partie du problème pour y parvenir tient en fait aux progrès rapides susmentionnés de l’informatique classique. Compte tenu du type de progrès de la loi de Moore, générant une puissance de calcul classique en amélioration exponentielle, il est de plus en plus difficile de convaincre.

Les ordinateurs quantiques ne montrent pas les mêmes progrès. Au contraire, on dirait qu'ils n'ont même pas encore démarré.

Le fait est que c'est difficile à faire et qu'il a fallu beaucoup de temps pour bien maîtriser la technologie de base. C'est une comparaison légèrement imparfaite, mais ce n'est pas si mal: pensez aux processus de lithographie utilisés pour la fabrication des processeurs. Leur développement a été progressif, avec des transistors de plus en plus petits, mais les progrès ont ralenti car il est devenu de plus en plus difficile de gérer les effets quantiques qui gênent. Les ordinateurs quantiques, quant à eux, essaient essentiellement de franchir le cap de l’amélioration progressive et de passer directement au résultat final ultime: les transistors à un atome (en quelque sorte). Cela donne peut-être un aperçu de ce à quoi les expérimentateurs tentent de faire face?

Vous n'en achèterez pas bientôt dans PC World. Serez-vous capable de le faire?

Ce n'est pas clair que vous voudriez même. À l'heure actuelle, nous nous attendons à ce que les ordinateurs quantiques soient utiles pour certaines tâches très spécifiques. Dans ce cas, nous pourrions peut-être envisager quelques ordinateurs quantiques centralisés puissants qui effectuent ces tâches spécifiques, et la plupart des gens continueront à utiliser des ordinateurs classiques. Mais, puisque vous voulez faire des analogies avec le développement des ordinateurs classiques, alors (selon Wikipedia), c’est en 1946 que Sir Charles Darwin (petit-fils du célèbre naturaliste), chef du British Physical Phys Laboratory, a écrit:

il est très possible que ... une seule machine suffise pour résoudre tous les problèmes qui lui sont demandés par tout le pays

(des variantes sont attribuées à des personnes comme Watson). Ce n'est très clairement pas le cas. En réalité, une fois que les ordinateurs sont devenus largement disponibles, de nouvelles utilisations ont été trouvées pour eux. Ce pourrait être la même chose pour les ordinateurs quantiques, je ne sais pas. L'une des autres raisons pour lesquelles vous ne voudriez pas acheter un ordinateur quantique dans un magasin est sa taille. Eh bien, les dispositifs réels sont généralement minuscules, mais ce sont tous les équipements d'interfaçage et, en particulier, le refroidissement qui occupent toute la place. Au fur et à mesure que la technologie s'améliorera, elle pourra fonctionner à des températures progressivement plus élevées (regardez, par exemple, l'évolution de la supraconductivité à haute température par rapport aux températures d'origine qui devaient être atteintes), ce qui réduira les besoins en refroidissement.

Pourquoi vous attendriez-vous à ce que deux technologies différentes progressent au même rythme?

En termes simples, les ordinateurs quantiques peuvent être immensément plus puissants, mais ils sont immensément plus difficiles à construire que les ordinateurs classiques. La théorie de leur fonctionnement est plus compliquée et basée sur la physique récente, il existe de plus grands pièges théoriques et obstacles qui empêchent leur augmentation de taille, et leur conception nécessite un matériel beaucoup plus sophistiqué et plus difficile à concevoir.

Presque chaque étape du développement d'un ordinateur quantique est inanalogue à celle d'un ordinateur classique. Donc une question pour vous; pourquoi les comparer?

Voir la chronologie sur Wikipedia, et demandez-vous où est l'additionneur parallèle?

Il me semble que votre réponse réside dans votre question. En regardant la chronologie sur Wikipedia, on constate de très lents progrès de 1959 à environ 2009. Il s’agissait principalement de travaux théoriques jusqu’à ce que nous passions de zéro à un .

En seulement 9 ans, le rythme des progrès a été considérable, passant de 2 qubits à 72 et si vous incluez jusqu'à 2000 qubits. Et, il y en a un qui travaille dans le cloud en ce moment et auquel nous avons accès. Représentez graphiquement les progrès réalisés au cours des 60 dernières années et je suis certain que vous constaterez que la courbe que vous semblez désirée est en fait une réfutation de votre déclaration. Mais, autant que je sache, l’informatique quantique n’a rien fait.

Où est l'équivalent d'Atlas ou du MU5?

Est-ce la mesure contre laquelle votre question est basée?

Serez-vous capable de le faire? Est-ce tout le battage publicitaire et l'air chaud? Est-ce que l'informatique quantique est juste une tarte dans le ciel? Est-ce que tout cela n'est que de la poudre aux yeux - querelles demain colportées par des charlatans à un public crédule?

Oui. Non non Non.

Si non pourquoi pas

Parce que, comme le montre votre chronologie référencée, les gens font des progrès significatifs dans le nombre et la stabilité des qubits ainsi que dans les algorithmes quantiques.

Demander aux gens de prédire l’avenir a toujours été semé d’échecs, c’est pourquoi la plupart de ces sites ne permettent pas de questions «basées sur des opinions».

Peut-être que des questions plus spécifiques (sans opinion) serviraient mieux à répondre à vos questions.

La triste vérité pour la plupart des gens ici est que John Duffield (le demandeur) a raison.

Il n'y a aucune preuve qu'un ordinateur quantique aura jamais une quelconque valeur.

Cependant, pour les entreprises qui ont investi dans l'informatique quantique (IBM, Google, Intel, Microsoft, etc.), il vaut la peine d'essayer d'en créer un, car si elles réussissent, elles pourront résoudre certains problèmes de manière exponentielle plus rapidement. que les ordinateurs classiques, et s’ils ne réussissent pas, on n’a pas dépensé des milliards de dollars.

La tentative de construire des ordinateurs quantiques utiles, que vous pouvez qualifier d’échec jusqu’à présent, a au moins permis de mieux comprendre les supraconducteurs, la photonique et même la théorie quantique. Un grand nombre de mathématiques utilisées pour analyser la mécanique quantique ont été développées dans le contexte de la théorie de l'information quantique.

Enfin, les ordinateurs quantiques pourraient ne jamais être commercialisables, mais des dispositifs de communication quantique de Toshiba, HP, IBM, Mitsubishi, NEC et NTT sont déjà sur le marché.

En conclusion: je suis d'accord avec John Duffield pour dire que l'informatique quantique peut ne jamais avoir de valeur. Mais la communication quantique est déjà commercialisable et beaucoup de nouvelles sciences, mathématiques et ingénierie (par exemple pour les supraconducteurs) ont été développées pour nos tentatives infructueuses (jusqu'à présent) de faire de l'informatique quantique une réalité.

Comme toutes les bonnes questions, l’essentiel est ce que vous voulez dire. En tant que directeur technique d'une start-up développant un ordinateur quantique, je suis absolument en désaccord avec la proposition selon laquelle l'informatique quantique n'est que du gâteau.

Mais ensuite, vous affirmez que "vous n'en achèterez pas de sitôt dans PC World". Non seulement je suis d’accord avec cela, mais je pense aussi que dans un avenir proche, vous ne pourrez pas le faire, ce qui est aussi proche de "jamais" que vous me ferez dire.

Pourquoi donc? En ce qui concerne le premier point, il est valable parce qu’il n’ya aucune raison technique de nous empêcher de construire un ordinateur quantique et qu’il n’ya en fait aucune raison qui continuera à nous empêcher de le construire encore plus longtemps. En ce qui concerne le second point, c’est parce qu’il est plus difficile de construire un ordinateur quantique que de construire un ordinateur classique (vous avez besoin de conditions spéciales telles que des températures extrêmement basses ou un très bon vide, et elles sont plus lentes). problèmes que les ordinateurs quantiques excellent à. Vous n'avez pas besoin d'ordinateur portable pour découvrir des médicaments par calcul, casser des cryptos obsolètes ou accélérer le renversement de certaines fonctions (surtout s'ils sont livrés avec un équipement de soutien de la taille d'une armoire), mais vous avez besoin d'un ou de plusieurs super-ordinateurs pour le faire.

Pourquoi puis-je dire qu'il n'y a pas de problème d'ingénierie empêchant les ordinateurs quantiques (grands, universels)? Notez qu'un seul exemple suffirait, c'est pourquoi je choisis la technologie que je connais le mieux, celle que je poursuis professionnellement. En informatique quantique basée sur les pièges à ions, tous les ingrédients nécessaires ont été démontrés: Il existe des portes quantiques universelles haute fidélité. Il existe des tentatives réussies pour déplacer des ions (les séparer et les recombiner à partir de chaînes d'ions, les déplacer le long de chemins et d'intersections de chemins), avec des performances appropriées. De plus, l’initialisation, la mesure, etc. est possible avec une fidélité comparable à celle des opérations sur les portes. La seule chose qui empêche la construction de grands ordinateurs quantiques universels basés sur des pièges à ions est liée au fait de permettre aux scientifiques qui ont apporté les contributions individuelles de collaborer avec les bons ingénieurs,

Je suis impatient de vous dire comment faire pour que l'exploit soit accompli rapidement, techniquement, mais je crains de rendre notre avocat en brevets (et mon directeur général et tous les autres membres de l'entreprise) un peu fou. Cela se résume à ceci:

Si l'informatique quantique est vraiment une tarte dans le ciel, les gens dans le futur la percevront comme une prouesse aussi basse que les premiers micro-ordinateurs.

Le développement d'un ordinateur quantique universel comportant de nombreux qubits pose de nombreux défis techniques, comme indiqué dans les autres réponses. Voir aussi cet article de revue . Cependant, il existe peut-être des solutions de rechange pour obtenir certains résultats informatiques non triviaux avant d’atteindre le premier ordinateur quantique véritablement universel.

Notez que les dispositifs informatiques classiques existaient bien avant la création du premier ordinateur universel. Par exemple, pour résoudre numériquement des équations différentielles, vous pouvez construire un circuit électrique composé de condensateurs, de bobines et de résistances, de sorte que la tension entre certains points satisfasse la même équation différentielle que celle que vous souhaitez résoudre. Cette méthode était populaire en astrophysique avant l'avènement des ordinateurs numériques.

Dans le cas de l’informatique quantique, notons que lorsque Feynman a eu l’idée de l’informatique quantique, il a argumenté sur la difficulté de simuler les propriétés de la mécanique quantique de certains systèmes physiques à l’aide d’ordinateurs ordinaires. Il a inversé la discussion en soulignant que le système lui-même résolvait le problème mathématique difficile à résoudre avec des ordinateurs ordinaires. La nature mécanique quantique du système rend cela ainsi, donc on peut envisager la possibilité de construire des dispositifs mécaniques quantiques capables de résoudre des problèmes difficiles à résoudre avec des ordinateurs ordinaires.