L'informatique quantique, qu'est-ce et pour quoi faire ?

L'informatique quantique a pour objet de mémoriser et de traiter l'information en faisant appel aux déconcertantes et contre-intuitives propriétés des systèmes quantiques. Accoler l'adjectif « quantique » au mot « ordinateur » est l'idée surprenante de physiciens qui voulaient comprendre comment le flou quantique affecterait le bon fonctionnement des ordinateurs atteints d'une miniaturisation ultime en nanoélectronique. Pour ce faire, ils imaginèrent que les composants de base se réduiraient jusqu'à des particules tels les électrons ou les photons. Il leur est apparu que les ordinateurs sous régime quantique ne se révèlent pas plus imprécis que les ordinateurs conventionnels à dépense d'énergie égale. Non seulement ils fonctionneraient aussi bien, mais ils le feraient incomparablement mieux pour traiter certains problèmes comme celui de la factorisation des très grands nombres dont l'algorithme approprié ne peut être exécuté que sur un ordinateur quantique. La puissance de calcul de l'ordinateur quantique tient au fait que l'information quantique croît exponentiellement avec le nombre de bits quantiques qu'un registre contient, ce qui conduit à une quantité d'informations fabuleuse puisqu'un registre d'une capacité de 500 bits quantiques contient plus d'informations que n'en contiennent les atomes de tout l'Univers. Celui-ci se présente ainsi comme l'ordinateur quantique ultime. Cependant il y a des ombres au tableau. Par exemple, lire une information quantique, c'est la détruire, et la copier n'est pas toujours possible. On ne peut pas, en principe, la transmettre en codant un signal lumineux, mais on peut faire voyager un état quantique à la vitesse de la lumière, par téléportation. C'est un pas vers la fiction de Star Trek. Reste le grand obstacle de l'instabilité des systèmes quantiques.

L'auteur de ce livre présente les quelques indispensables de la mécanique quantique pour contourner tous ces obstacles et comprendre les fondements de l'informatique quantique. Il le fait en s'appuyant sur des exemples d'algorithmes quantiques et en donnant description de trois dispositifs imaginés pour réaliser un ordinateur quantique.