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  Sommaire - Sciences -  Ordinateur quantique

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Ordinateur quantique

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L’ordinateur quantique est peut-être plus facile à
construire que prévu.

Gaithersburg MD (SPX) Mar 03, 2005

Un ordinateur quantique de bonne taille pourrait produire
des résultats fiables même si ses composantes ne se
comportent pas mieux que les meilleurs prototypes actuels de
première génération, selon un article paru dans le numéro du 3
Mars 05 de la revue Nature*, écrit par un savant du Commerce
Department’s National Institute of Standards and Technology
(NIST).
En théorie, un tel ordinateur quantique pourrait servir à
briser les codes usuels, à améliorer l’optimisation des
systèmes complexes comme les horaires aériens, et à simuler
d’autres systèmes quantiques complexes.
Un point clé pour la fiabilité des futurs ordinateurs
quantiques - qui seraient basés sur les propriétés inhabituelles
des plus petites particules naturelles qui leur permettent
de stocker et de travailler les données - est la fragilité
des états quantiques.
Les ordinateurs actuels utilisent des millions de
transistors qui sont alternativement sur oui ou non afin de
représenter les valeurs 1 ou 0. Les ordinateurs quantiques
utiliseraient des atomes, par exemple, en tant que bits quantiques
(qubits), en manipulant les propriétés magnétiques ou
d’autres propriétés afin de représenter 1 ou 0 ou même les deux
à la fois. Ces états sont si délicats que les valeurs des
qubits seraient excessivement susceptibles de subir des
erreurs dues au plus faible « bruit » électronique."
Pour résoudre ce problème, le savant du NIST Emanuel Knill
suggère d’utiliser une hiérarchie de type pyramidal entre
des qubits faits de blocs plus petits que ceux prévus
précédemment , et de téléporter des données à des moments clés
afin de contrôler de façon permanente l’exactitude des
valeurs des qubits.
La téléportation a été démontrée l’an dernier par les
physiciens du NIST, qui ont transféré des propriétés clés d’un
atome à un autre sans utiliser de lien physique.
"C’a été un gouffre effroyable entre la théorie et
l’expérience dans le calcul quantique," dit Knill. "C’est comme si
nous dessinions nos ordinateurs actuels à l’époque du
calcul avec des lampes à vide, avant l’invention des
transistors.
Ce résultat réduit le gouffre, en montrant que la
construction d’ordinateurs quantiques est peut-être plus facile que
nous ne le pensions. Toutefois il faudra encore beaucoup de
travail pour construire un ordinateur quantique
utilisable."
L’emploi de l’architecture de Knill pourrait mener à des
calculs fiables même si les opérations logiques restent
entachées d’erreurs à 3 pour cent -ce sont les niveaux de
performance réalisés actuellement dans les labos du NIST avec les
qubits basés sur des ions (atomes chargés).
L’architecture proposée supporterait des centaines de fois
plus d’erreurs que ce que les savants considéraient
généralement comme acceptable.
Les résultats de Knill se basent sur plusieurs mois de
calculs et de simulations sur de grandes stations de travail
conventionnelles.
La nouvelle architecture, qui demande encore à être validée
par des preuves mathématiques ou testée en laboratoire,
repose sur une suite de procédures simples pour contrôler de
façon répétée l’exactitude des blocs de qubits. Ce procédé
crée une hiérarchie de qubits à différents niveaux de
validation.
Par exemple, pour obtenir des probabilités d’erreur
relativement faibles dans des calculs moyennement longs, 36 qubits
seraient considérés en trois niveaux pour obtenir une paire
corrigée. Seul le niveau supérieur, ou le plus sur, de
qubits servirait effectivement aux calculs. Plus il y aura de
niveaux, plus fiable sera le résultat du calcul.
Les méthodes de Knill pour repérer et corriger les erreurs
reposent fortement sur la porter La porter permet aux
savants de mesurer si des erreurs ont affecté la valeur d’un
qubit pendant un transfert d’information à d’autres qubits qui
n’ont pas encore été affectés d’erreurs.
Les propriétés quantiques originales du qubit seraient
téléportées à un autre qubit pendant la mesure du qubit
originel.
Cette nouvelle architecture permet de transférer le
problème des taux d’erreur à un problème de ressources en matériel
de calcul. Pour qu’on puisse tolérer 3 pour cent de taux
d’erreur dans les composants, une énorme quantité de matériel
de calcul et de traitement sera nécessaire, en partie à
cause du "sur-cerveau" nécessaire pour la correction des
erreurs.
Moins de ressources seraient nécessaires si le taux
d’erreur pouvait être davantage abaissé, comme le montrent les
calculs de Knill.

Info transmise par Paul Alary sur yahoogroupes
(traduction George Bormand)




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