Aurons-nous un jour des ordinateurs quantiques ?

Dans nos ordinateurs actuels, les cases mémoire sont constituées d’éléments qui ne peuvent prendre que deux valeurs, exclusives l’une de l’autre, soit 0, soit 1. Ces « bits classiques », comme on les appelle, sont en somme comme les interrupteurs muraux nous servant à allumer nos plafonniers : ils sont soit en position « allumé » (1), soit en position « éteint » (0). Leur effet mémoire vient de ce que, une fois mis dans l’une ou l’autre des deux configurations possibles, ils la conservent, jusqu’à ce que leur contenu soit modifié pour les besoins des calculs à effectuer. Mais que se passerait-il si l’information était portée par des objets non plus classiques, mais quantiques ? Elle pourrait alors, de ce seul fait, être manipulée sous forme d’états plus ambigus que ceux des bits classiques. On disposerait ainsi de « bits quantiques ». Qu’auraient-ils de fondamentalement différent ? D’abord, au lieu de prendre seulement les valeurs 0 ou 1, ils pourraient être mis dans n’importe quelle combinaison de ces deux valeurs, c’est-à-dire dans une infinité de positions, correspondant à un peu de zéro plus un peu de 1. Ensuite, contrairement à celle contenue dans un bit classique, l’information d’un bit quantique n’est pas bien déterminée : la seule chose que l’on puisse connaître, c’est la probabilité de le trouver, à l’issue d’une mesure, soit dans l’état 0, soit dans l’état 1.

Des chercheurs ont pu démontrer qu’un ordinateur fonctionnant avec de tels bits quantiques (en bref, un « ordinateur quantique ») serait en théorie capable d’effectuer en même temps toutes les opérations correspondant à toutes les valeurs que peuvent prendre les bits quantiques. Grâce à de nouveaux algorithmes, de telles machines auraient ainsi une efficacité beaucoup plus élevée que celle des machines actuelles, du moins pour certains types d’opérations.

Ce domaine de recherche, à la frontière de la physique et de l’informatique, est devenu très actif. Mais les travaux des chercheurs aboutiront-ils ? Aurons-nous un jour des ordinateurs quantiques sur nos bureaux ?

Invité : Thierry Breton, président du directoire du groupe Atos et président de l'Association nationale de la recherche et de la technologie.