Qu’est ce qu’un ordinateur quantique et comment fonctionne-t-il ?

L’informatique quantique est une discipline issue de la mécanique quantique, permettant une approche plus multidimensionnelle de notre environnement. La mécanique quantique évalue non seulement les phénomènes représentés par des valeurs définies, mais aussi tout ce qui se trouve entre ces dernières et les incertitudes qui en résultent.

Notre univers ne se caractérise pas par un fonctionnement simple, la mécanique quantique ouvre donc la voie à des calculs plus précis. Elle permet donc une simulation beaucoup plus précise de divers processus scientifiques élaborés : par exemple, le mouvement complexe des particules. Naturellement, l’informatique quantique a transféré toutes ces capacités au secteur informatique. Un ordinateur quantique est donc beaucoup plus puissant qu’un ordinateur classique, car il effectue des calculs à l’échelle atomique.

Un simple ordinateur fonctionne de façon binaire, en utilisant les chiffres 1 et 0. Chaque application ou logiciel que vous utilisez au quotidien est une combinaison de ces 1 et 0. Si ce système fonctionne parfaitement dans la plupart des situations, il ne tient pas compte des cas intermédiaires et des aspects incertains du monde qui nous entoure.

Les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques (ou qubits) qui n’ont pas de valeurs désignées 1 ou 0. Ils contiennent une probabilité plutôt qu’une valeur précise. Ainsi, nous ne pouvons pas connaître la valeur d’un qubit avant de le mesurer. Cette capacité est appelée superposition et désigne un état transitoire n’occupant aucune valeur spécifique et offrant des possibilités de prédictions et de calculs plus précis.

Les analystes comparent souvent l’informatique quantique au jeu de pile ou face. Lorsque nous ramassons la pièce et la regardons, nous pouvons certainement en comprendre la valeur, mais pouvons-nous la déterminer lorsqu’elle est en train de tourner ? Est-ce pile ou face, ou les deux ? Il existe de nombreuses ambiguïtés similaires autour de nous, et l’informatique quantique permet de mieux les évaluer.

Ainsi, l’informatique quantique étend les possibilités des systèmes ordinaires. Il peut calculer chaque possibilité ou chaque piste et prendre en compte toutes les incertitudes présentes. Cette possibilité est appelée l’intrication quantique. Les ordinateurs quantiques peuvent également examiner simultanément un grand nombre de combinaisons possibles et choisir la meilleure. Ils peuvent s’attaquer à des tâches que les ordinateurs ordinaires mettraient des milliers d’années à résoudre.

Les ordinateurs quantiques ne sont pas cachés dans des laboratoires souterrains secrets. En fait, ils sont même plus accessibles que vous ne le pensez. Par exemple, vous pouvez utiliser les 20 ordinateurs quantiques d’IBM par le biais de leur service IBM Cloud. Google investit également beaucoup dans l’informatique quantique et encourage les contributions de la communauté des développeurs.

Voici quelques utilisations de l’informatique quantique :

• Les essais pharmaceutiques. L’informatique quantique aide les chercheurs du monde médical à calculer les meilleures combinaisons de molécules et de particules, augmentant ainsi l’efficacité des médicaments ;
• Le traitement quantique de la langue. Actuellement, les machines ne peuvent traiter le langage que sur la base de sa structure, mais l’informatique quantique prendrait en compte les connotations, l’humour, les émotions et le sens implicite dans le traitement du langage. Tout cela pourrait permettre de s’attaquer à la dimension culturelle de la langue ;
• Les questions environnementales. L’informatique quantique peut résoudre le problème des embouteillages en utilisant des algorithmes quantiques pour optimiser les feux de circulation dans les villes ;
• L’apprentissage automatique. L’informatique quantique peut également accroître les capacités des systèmes d’intelligence artificielle et d’apprentissage automatique.

En ce qui concerne le chiffrement, la question concernant les dérapages qui pourraient apparaître à terme se pose. Tout dépendra bien sûr en définitive de la personne en possession de l’ordinateur quantique. Si un hacker était équipé d’un tel ordinateur, il pourrait représenter un risque extrême pour la sécurité de la quasi-totalité des chiffrements courants avec des algorithmes asymétriques à clé publique utilisés aujourd’hui ou chiffrements de bout en bout.

De la même manière, on peut aussi retourner la situation pour le meilleur. Un système de chiffrement créé sur la base d’algorithmes provenant d’un ordinateur quantique sera complètement et totalement inviolable pour un hacker qui n’est en possession que d’un ordinateur ordinaire.

Dans un monde hypothétique, où tant les cybercriminels que le système disposent d’ordinateurs quantiques, on suppose que l’on pourra à tout moment créer un chiffrement sûr et solide grâce au traitement quantique des données, qui sera inviolable même pour un hacker disposant d’un ordinateur quantique. De la même manière qu’aujourd’hui, nous pouvons protéger nos ordinateurs et autres appareils des cybercriminels grâce au chiffrement d’un réseau privé virtuel.

De toute évidence, l’informatique quantique lance de nouveaux défis à la cybersécurité. Ses puissants calculs peuvent affecter et déchiffrer certains algorithmes de chiffrement, ce qui signifie qu’un algorithme quantique peut diminuer considérablement la force de ce chiffrement.

Mais rassurez-vous, tout n’est pas aussi inquiétant qu’il n’y paraît. La plupart des algorithmes de renom sont sûrs au niveau quantique. Les ordinateurs quantiques ont encore du mal à déchiffrer les algorithmes de chiffrement de 256 bits. Ils ne peuvent le réduire qu’à 128 bits, ce qui est encore impossible à décoder.

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Par ailleurs, les ordinateurs quantiques peuvent fournir une protection encore plus forte pour vos données. Les algorithmes quantiques peuvent générer des clés entièrement aléatoires et illogiques, et personne ne sera en mesure de les deviner mathématiquement. Ainsi, les dispositifs quantiques sont capables de produire des clés qui se comportent de manière totalement imprévisible et qui sont impossibles à reconstituer.

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