La miniaturisation du matériel, la technologie de même que la programmation par logiciel et micrologiciel ont permis en 60 ans de passer des dimensions de l’ENIAC à celles du PC, maintenant un ordinateur totalement portable !
Cet article dresse un portrait des avancées récentes au sujet des ordinateurs quantiques, notamment au Québec.
Un ancêtre de gros gabarit : ENIAC
Ce texte de Wikipédia vous parlera des 17 468 tubes à vide, 7 200 diodes, 1 500 relais, 70 000 résistances, 10 000 condensateurs et 300 voyants lumineux qui faisaient partie de l’ENIAC, le tout dans un volume de 2,4 m de hauteur, par 0,9 m de profondeur sur 30,5 m de longueur.
ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)
Qu’en est-il de l’ordinateur quantique ?
L’’ordinateur quantique n’en est qu’à ses premiers balbutiements ! Il est trop physiquement immense, pas assez précis, sans logiciels appropriés, avec peu de programmeurs d’expérience et à la recherche d’applications appropriées.
Et en passant, pour faire 1 + 1 des millions de fois, mieux vaut utiliser les ordinateurs classiques ! L’ordinateur quantique sera surtout utile pour solutionner des problèmes jugés insolubles à l’aide des ordinateurs classiques.
Dans un premier temps, et pour longtemps, les ordinateurs classiques devront être utilisés pour communiquer en mode infonuagique avec les ordinateurs quantiques.
IBM Quantum System One
Il faut savoir que le gouvernement du Québec a acheté un superordinateur quantique IBM Quantum System One de la société IBM. Le superordinateur quantique est installé à l’usine IBM de semi-conducteurs de Bromont, mais la gestion de la super machine se fera par la Plateforme d’Innovation Numérique et Quantique (PINQ2).
Les ordinateurs classiques auront accès à distance pour y soumettre leurs problèmes à résoudre. Cet IBM Quantum System One avec un processeur de 127 qubits servira surtout comme outil de formation et d’apprentissage pour nos spécialistes et étudiants québécois.
Cet article du site Web The Verge mentionne ceci : « The Q System One is a beautiful piece of engineering, but the quantum computing future is still a way off. »
Processeur Quantum Chip
Le processeur Quantum Chip est lui-même très petit, mais il doit tremper dans un bain réfrigérant de l’ordre de 15 millikelvins, soit -273,135 degrés Celsius !
Dans l’image ci-dessous, on voit un baril à plusieurs niveaux de la grandeur d’un réfrigérateur où la température décroit graduellement jusqu’à 15 millikelvin dans la partie inférieure où sera placé le Quantum Chip.
Sera-t-il possible de réduire la taille de ce monstre dans le futur comme il fut fait avec l’ENIAC ?
La réponse est NON pour le moment, car il faut assurer la cryogénie ! C’est pourquoi l’on parle d’utiliser l’ordinateur quantique en collaboration avec l’ordinateur classique par l’entremise de l’infonuagique.
Mais la réponse pourra devenir OUI lorsque l’on découvrira des matériaux supraconducteurs fonctionnant à température et pression ambiantes ! Il y a de sérieuses avancées dans les recherches sur ce sujet. En tout cas, pour le moment, le l’ordinateur portable quantique n’est pas pour demain.
IBM Quantum System Two
Il faut aussi noter que le travail continue avec le IBM Quantum System Two, beaucoup plus puissant, devant assurer la stabilité (la cohérence) du qubit (quantum bit) à l’aide d’une nouvelle technique de correction d’erreur quantique appropriée.
Avec les modèles IBM Quantum System Two, un système modulaire est proposé permettant une énorme performance d’ici 2030.
Ordinateur quantique pour Calcul Québec
L’ordinateur quantique de Calcul Québec sera installé à l’École de technologie supérieure (ÉTS) à l’aide d’un important financement du ministère de l’Économie et de l’Innovation. Cet ordinateur MonarQ de 12 Qubits de Anyon Systems sera voisin des superordinateurs Narval et Béluga.
Calcul Québec et les groupes de recherche déjà impliqués effectueront les premiers tests dès 2023, dans la perspective de rendre accessible cette ressource à l’ensemble de la communauté scientifique québécoise.
L’ÉTS aura ainsi un simulateur d’ordinateur quantique Snowflake. Et en plus, il y aura une librairie logicielle Python Cirq pour écrire, manipuler et exploiter des ordinateurs quantiques ou des simulateurs quantiques.
Un vrai ordinateur quantique chez Alice et Bob en France (c’est dingue)
Cette vidéo de 16 minutes est hallucinante, mais il faut patienter pour la suite après les deux premières minutes de prologue du Dr. Nozman.
On montre notamment la construction d’un nouvel ordinateur quantique chez Alice et Bob en France. Il offre une vulgarisation étonnante sans trop sacrifier l’explication de fond. Il fait le tour complet du sujet !
Pour terminer, trois vidéos de référence sur la physique quantique
Avec ces trois vidéos pour comprendrez de façon quantique soit, RIEN ou TOUT ou bien n’importe quoi à la fois ! ?
La physique quantique expliquée en 3 minutes (3′ 43”)
Comprendre la physique quantique (7′ 26”)
Quantum computing explained with a deck of cards (16′ 34”)
Prospective
Tout comme pour l’ENIAC de 1943 et, 60 ans plus tard, l’ordinateur portable de 2023, imaginons dans 100 ou 200 ans une puce de traitement quantique à usage personnel basée sur un supraconducteur à température et pression ambiantes. Ceci permettrait de l’utiliser avec des appareils de petit format et sans avoir recours à l’infonuagique.
Cela, si l’humanité survit toujours !
Robert Lapointe
Si vous voulez apprendre à programmer un ordinateur quantique, vous pouvez étudier certains des livres suivants -> https://www.humblebundle.com/books/math-for-programmers-2023-manning-books
Et on dirait que des preuves s’accumulent en faveur du LK-99 -> https://interestingengineering.com/innovation/lk-99-superconductor-chinese-magnetic-levitation-proof
Et ça continue -> https://www.axios.com/newsletters/axios-science-1215acc1-ec5d-4ef1-b80a-0a000c968f0f.html?chunk=1&utm_term=emshare#story1
Et c’est même tellement populaire que les prix des matières premières pour en fabriquer ont explosé. -> https://www.tomshardware.com/news/engineer-details-messy-lk-99-superconductor-fabrication-process
Ce n’est pas vrai que le vidéo qui prétend expliquer la physique quantique l’explique en 3 minutes, parce que c’est déjà fait dans la première minute. La physique quantique nous réserve bien des surprises -> https://www.scientificamerican.com/article/6-times-quantum-physics-blew-our-minds-in-2022/
Il y a 40 ans, c’était loin d’être clair qu’elle aurait autant d’applications. J’aurais bien aimé connaître cette théorie.
Intéressant !
Bien avant les développements et l’état de la mécanique quantique actuelle, notamment pendant mes études au cours des années 60, l’état des connaissances et de l’enseignement universitaire au BAC en physique était disons plus élémentaire ! On parlait surtout d’atomes, d’électrons, de protons et de neutrons. Évidemment pas de leptons, pas de quark charmé, pas de bosons !
Le quantique au niveau du BAC définissait la notion de matière en petite quantité quantifiable. Louis de Broglie nous introduisait de façon élémentaire au quantique pour modéliser l’atome. Et Max Planck avec ses hypothèses d’échange d’énergie ! On apprenait le principe d’incertitude d’Heisenberg appliqué à l’électron. J’ai pris du temps à comprendre que les principes d’incertitude menaient à une plus grande profondeur que les équations d’équivalence de la masse et de l’énergie dans les équations d’Einstein. On était dans un monde ou Schrodinger et Einstein n’était pas convaincu des mérites de la mécanique quantique (même s’ils ont aidé à sa création). Les deux travaillaient à l’unification de la gravité et de l’électromagnétisme.
Tout ceci pour dire que OUI, la première minute de la vidéo explique la base de l’aspect quantique et particulaire d’alors et d’aujourd’hui !
Mais il y a un long chemin fait depuis ! Beaucoup plus de nouveautés théoriques et pratiques. En 2023, je suis passé dans le PET scan du service d’oncologie du CHUM ! (Positron Emission Tomography Scan). Le positron est l’antimatière de l’électron! Résultat Bonheur : pas de métastases détectées !
Albert Einstein posait les mêmes questions d’examen d’une année à l’autre parce que les réponses, elles, changeaient d’une année à l’autre. -> https://citation-celebre.leparisien.fr/citations/166330
La supraconductivité aux conditions ambiantes?
https://www.scientificamerican.com/article/viral-new-superconductivity-claims-leave-many-scientists-skeptical/
Cela me rappelle le rêve de la fusion nucléaire à froid, quand la fusìon nucléaire exige des températures astronomiques.
Jean-Victor, il se peut que les chercheurs coréens soient trop enthousiasmes !!! Mais si les chercheurs pouvaient au moins trouver des nouveaux matériaux supraconducteurs qui n’exigeraient pas le PRESQUE ZÉRO ABSOLU, cela serait déjà une bonne nouvelle. On pourrait se passer de la dernière étape actuelle de la dilution dans du liquide réfrigérant Hélium 4 /Hélium 3. Une étape plus simple comme avec de l’azote liquide faciliterait le tout.
Il faut attendre quelques jours, quelques semaines pour savoir si les deux chercheurs sud-coréens ont vraiment réussit avec leur composé LK-99 !
En tout cas, il y a tout un « buzz » autour de la question -> https://www.numerama.com/sciences/1461214-materiau-lk-99-ils-tentent-de-reproduire-cette-etrange-experience-sur-twitch.html
Sur Twitter aussi, ça se discute -> https://twitter.com/search?q=LK-99&src=trend_click&vertical=trends
Selon Bloomberg, cela serait maintenant une question de semaines -> https://interestingengineering.com/innovation/superconductor-lk-99-sample-ready-south-korea
Mon ami Robert, encore une fois un superbe article! Merci de nous renseigner sur ce sujet très intéressant de la technologie quantique.
Ludovic Grisé Farand
Bonjour Robert et bravo pour cet article qui ouvre une porte sur cet univers quantique. Je lisais justement sur le sujet dernièrement, heureuse synchronicité! Après tout, la mécanique quantique date des années 1920. Par ailleurs, je ne savais pas que le gouvernement du Québec avait acquis un tel appareil.
Merci de ses découvertes.
Je redeviens sérieux ! J’ai développé mon article sur quelques semaines. Sa structure et ses textes ont évolués graduellement. Pourquoi, la mention 60 ans est apparu initialement ? La période entre l’ENIAC vers 1943 et les premiers portables Windows potables et dont les prix plus dispendieux se rapprochent du prix de l’ordinateurs de bureau se situe entre 50 et 60 ans ! En fait le premier ordinateur un peu lourd mais transportable remonte autour de 1973 !
Ta chronique est digne d’un travail de recherche journalistique spécialisé en informatique. Merci Robert.
Mon fils m’a remarqué que je mentionne à deux endroits une période de 60 ans entre 1943 et 2023 ! Je lui ai répondu que la technologie quantique n’est pas à point et le tout reflète un calcul quantique erroné !!!
»Si on pense avoir compris la physique quantique, c’est qu’on a pas compris. »
Excellent résumé de l’état de nos connaissances. Ça jette un peu de lumière sur ce sujet complexe. Merci beaucoup.
Richard Gervais a énormément amélioré la présentation notamment avec quelques belles images et d’autres modifications appréciées. Une belle collaboration ! Merci Richard !