{"id":35716,"date":"2024-10-06T18:14:55","date_gmt":"2024-10-06T18:14:55","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/djibouti\/politique\/ordinateur-quantique-et-algorithmes-des-logiciels-a-affuter"},"modified":"2024-10-06T19:29:35","modified_gmt":"2024-10-06T19:29:35","slug":"ordinateur-quantique-et-algorithmes-des-logiciels-a-affuter","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/djibouti\/toutes-les-actualites\/ordinateur-quantique-et-algorithmes-des-logiciels-a-affuter","title":{"rendered":"Ordinateur quantique et algorithmes : des logiciels \u00e0 aff\u00fbter"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Djibouti. <\/strong><\/span>Disposer d’un ordinateur quantique sans logiciel pour l’exploiter reviendrait a\u0300 s’asseoir devant un piano sans savoir en jouer: ses performances demeureraient the\u0301oriques. Ainsi, tandis que les machines se perfectionnent, toute une recherche s’active pour de\u0301velopper des programmes a\u0300 la hauteur de leurs potentialite\u0301s. Ce qui ne\u0301cessite de revisiter de fond en comble l’algorithmique…<\/p>\n

Un algorithme, quantique ou classique, est une se\u0301rie d’ope\u0301rations destine\u0301es a\u0300 effectuer une ta\u0302che bien pre\u0301cise: classer des nombres par ordre croissant ou de\u0301croissant, chercher un mot dans une liste, faire des additions… Elles reposent sur la manipulation de bits (pour \u00ab\u00a0binary digit\u00a0\u00bb, ou \u00ab\u00a0chiffre binaire\u00a0\u00bb), unite\u0301 de base de l’information. Un bit peut prendre deux valeurs, 0 ou 1. Cela peut correspondre a\u0300 la pre\u0301sence (1) ou non (0) d’une tension e\u0301lectrique aux bornes d’un circuit, par exemple.<\/p>\n

Utiliser les proprie\u0301te\u0301s ondulatoires des qubits<\/b><\/p>\n

Toute la re\u0301volution quantique vient du fait que ce bit est remplace\u0301 par un qubit, comme l’explique Sophie Laplante, chercheuse a\u0300 l’Institut de recherche en informatique fondamentale (Irif-universite\u0301 Paris Cite\u0301). \u00ab\u00a0Leur nature est comple\u0300tement diffe\u0301rente. Les qubits sont des objets quantiques [photon, ion, atome…]. Ils posse\u0300dent donc des proprie\u0301te\u0301s quantiques, comme la possibilite\u0301 d’e\u0302tre dans deux e\u0301tats a\u0300 la fois. Ainsi, un bit ne peut e\u0302tre que dans l’e\u0301tat 0 ou 1. Tandis qu’un qubit peut valoir 50 % 0 et 50 % 1, ou bien 80 % 0 et 20 % 1. \u00a0\u00bb Autre diffe\u0301rence de taille, les qubits se comportent comme des ondes, a\u0300 l’instar de toutes les particules. On peut se les repre\u0301senter comme des vagues, ou des vibrations de l’air. \u00ab\u00a0Tout l’art consiste a\u0300 utiliser ces proprie\u0301te\u0301s ondulatoires pour re\u0301aliser des ope\u0301rations, essentiellement via le phe\u0301nome\u0300ne d’interfe\u0301rence \u00ab\u00a0, re\u0301sume la chercheuse.<\/p>\n

Or troquer des courants e\u0301lectriques pour des ondes rend d’un coup caduques les portes logiques, des mini-circuits e\u0301lectroniques qui re\u0301alisent des ope\u0301rations e\u0301le\u0301mentaires sur les bits. \u00ab\u00a0Prenez une porte logique dite ET, illustre Sophie Laplante. Si deux bits 1 se pre\u0301sentent en entre\u0301e, elle renvoie 1 en sortie. Dans tous les autres cas, elle renvoie 0. Elle ne fonctionnera pas avec des qubits car ils ne vaudront pas force\u0301ment 0 ou 1, mais une combinaison des deux. L’informatique quantique ne\u0301cessite donc de rede\u0301finir les portes logiques pour les transformer en portes quantiques. \u00a0\u00bb Ces portes existent conceptuellement depuis les anne\u0301es 1980: Porte Hadamard, porte Pauli-X, Y et Z, porte Swap… Bien plus exotiques, elles n’ont rien a\u0300 voir avec les portes logiques.<\/p>\n

Ainsi, la porte Hadamard cre\u0301e des superpositions d’e\u0301tats quantiques au sein d’un me\u0302me qubit. Les informaticiens les manipulent sur le papier depuis bien avant la mise au point des premiers ordinateurs quantiques. Sans compter que rien n’empe\u0302che de simuler sur ordinateur classique le comportement de qubits, jusqu’a\u0300 une trentaine environ. Cela a suffi pour de\u0301fricher le domaine de\u0300s les anne\u0301es 1990.<\/p>\n

Lov Grover, un chercheur indo-ame\u0301ricain qui a longtemps \u0153uvre\u0301 aux laboratoires Bell (New Jersey, E\u0301tats-Unis), est a\u0300 l’origine d’un ce\u0301le\u0300bre programme capable de rechercher un nom dans une liste. Sa me\u0301thode est radicalement diffe\u0301rente de celle d’un ordinateur classique qui va interroger la liste jusqu’a\u0300 ce qu’il trouve le mot cherche\u0301. Cela peut ne\u0301cessiter un million d’ope\u0301rations s’il y a un million d’objets… Dans le me\u0302me cas, l’algorithme de Grover n’a besoin que de 1000 ope\u0301rations.<\/p>\n

Un algorithme qui fait e\u0301merger la re\u0301ponse peu a\u0300 peu<\/b><\/p>\n

Le principe consiste a\u0300 coder les mots en langage binaire sur les qubits. Puis de jouer sur le caracte\u0300re ondulatoire des qubits afin de les faire interfe\u0301rer entre eux. Pour cela, la phase de l’onde associe\u0301e a\u0300 l’e\u0301le\u0301ment que l’on cherche est inverse\u0301e. En faisant interfe\u0301rer l’onde \u00ab\u00a0marque\u0301e\u00a0\u00bb avec tous les mots de la liste simultane\u0301ment, l’algorithme fait peu a\u0300 peu e\u0301merger celui recherche\u0301 car l’onde marque\u0301e s’additionne a\u0300 celle du mot pre\u0301sent dans la liste, et se soustrait aux autres. Force\u0301ment, il sort du lot. \u00ab\u00a0Au bout de 1000 ite\u0301rations, le mot est repe\u0301re\u0301 avec une pre\u0301cision suffisante \u00ab\u00a0, conclut Sophie Laplante.<\/p>\n

Autre algorithme fondateur: celui de Peter Shor, un mathe\u0301maticien ame\u0301ricain du Massachusetts Institute of Technology (Cambridge, E\u0301tats-Unis). Il de\u0301compose des grands nombres en un produit de nombres premiers (qui ne sont divisibles que par 1 et par eux-me\u0302mes, par exemple: 45 = 3 x 3 x 5). Sa re\u0301alisation par des ordinateurs quantiques suffisamment puissants mettrait en pe\u0301ril les protocoles de cryptographie actuels. Il date de 1994. \u00ab\u00a0Il est frappant de constater que les algorithmes principaux ont e\u0301te\u0301 trouve\u0301s il y a trente ans, constate Simon Apers, chercheur a\u0300 l’Irif. Beaucoup des travaux re\u0301alise\u0301s depuis ont pour origine ces algorithmes fondateurs. Ainsi, l’algorithme d’Ambainis, en 2004, est une ge\u0301ne\u0301ralisation de Grover. Il permet de de\u0301terminer si une liste comporte deux e\u0301le\u0301ments identiques, sans savoir quels sont ces e\u0301le\u0301ments au de\u0301part. \u00a0\u00bb<\/p>\n

Aujourd’hui, une des pistes les plus prometteuses consiste a\u0300 exploiter l’algorithme HHL, du nom de ses auteurs (Aram Harrow, Avinatan Hassidim et Seth Lloyd), de\u0301couvert en 2008. Il re\u0301sout a\u0300 la manie\u0300re quantique des e\u0301quations line\u0301aires du type ax = b. Cela de\u0301bouche sur de tre\u0300s nombreuses applications, en e\u0301conomie pour l’optimisation de portefeuilles en fonction du risque, pour la simulation de mole\u0301cules en chimie, l’apprentissage automatique (machine learning)…<\/p>\n

Mais selon Simon Apers, les potentialite\u0301s de HHL sont bien plus grandes. \u00ab\u00a0Cet algorithme offre la possibilite\u0301 de manipuler des matrices [des tableaux de donne\u0301es], de les multiplier entre elles ou de les inverser a\u0300 une vitesse exponentielle par rapport aux me\u0301thodes classiques… La difficulte\u0301 consiste a\u0300 lire le re\u0301sultat. Car il est pre\u0301sente\u0301 sous une forme quantique qui est de\u0301truite lorsque l’on cherche a\u0300 la connai\u0302tre. \u00a0\u00bb C’est en effet une autre particularite\u0301, fa\u0302cheuse, du monde quantique: lire le contenu d’un qubit fait disparai\u0302tre ses proprie\u0301te\u0301s quantiques, et les informations qu’il contenait.<\/p>\n

Malgre\u0301 cela, c’est l’une des perspectives les plus prometteuses dans ce domaine car elle constitue la base d’une \u00ab\u00a0alge\u0300bre line\u0301aire quantique\u00a0\u00bb, en termes mathe\u0301matiques. \u00ab\u00a0Elle pourrait nous mener vers une grande unification des algorithmes quantiques, dans le me\u0302me esprit que l’unification des the\u0301ories en physique, avec la possibilite\u0301 de reformuler les algorithmes existants pour les rendre plus efficaces, mais aussi d’en mettre au point de nouveaux \u00ab\u00a0, ajoute Simon Apers. Le calcul classique stimule\u0301 par le quantique.<\/p>\n

En attendant, l’algorithmique quantique stimule de\u0301ja\u0300 son homologue classique, avec des conse\u0301quences bien plus proches de nous qu’on ne l’imagine, comme les algorithmes de recommandation des plateformes TV… \u00ab\u00a0A\u0300 l’origine, on pensait que seule la voie quantique pouvait mener a\u0300 des algorithmes de recommandation vraiment efficaces, explique Simon Apers. Mais lorsqu’une e\u0301tudiante de l’Universite\u0301 du Texas, aux E\u0301tats-Unis, Ewin Tang, a voulu de\u0301montrer cela en 2018 – a\u0300 17 ans ! -, elle est au contraire parvenue a\u0300 trouver une me\u0301thode classique aussi bonne que la version quantique. \u00a0\u00bb Re\u0301soudre des proble\u0300mes par l’ordinateur quantique mais sans l’ordinateur quantique, quoi de plus quantique apre\u0300s tout.<\/p>\n

Pour plus d’informations et d’analyses sur la Djibouti, suivez Africa-Press<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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