Les ordinateurs quantiques sont extrêmement coûteux à construire, avec des factures de millions de dollars en raison du besoin de matériaux, de composants et d’équipements spécialisés tels que des systèmes cryogéniques et de l’électronique de pointe. C’est l’une des raisons pour lesquelles toute la communauté scientifique n’a pas actuellement accès à cette technologie informatique avancée, mais seulement dans certaines régions économiquement développées.
Cependant, une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université du Witwatersrand, à Johannesburg (Wits University), propose un ordinateur quantique fabriqué avec un équipement plutôt ordinaire. Cette innovation a le potentiel de rendre la puissante technologie informatique quantique plus abordable et accessible à tous.
Les auteurs de l’étude ont construit un ordinateur quantique en utilisant uniquement des faisceaux laser, des écrans numériques (comme ceux que l’on trouve dans les projecteurs) et des lentilles simples. Lorsqu’ils ont effectué des tests, leur ordinateur a réussi à effectuer des tâches complexes et à traiter plusieurs niveaux d’informations au-delà des capacités des ordinateurs classiques.
L’ordinateur quantique construit par les chercheurs est alimenté par les propriétés de la lumière, une lumière à structure classique, un type de faisceau lumineux manipulé pour avoir des formes, des structures ou des phases spécifiques, leur permettant de transporter des informations complexes.
En appliquant des principes quantiques, comme la superposition d’états (où un système peut exister dans plusieurs états à la fois), les chercheurs ont réalisé une multiplication de matrices photoniques, un processus où les motifs lumineux sont utilisés pour effectuer des opérations mathématiques avec des matrices.
« La clé était de relier la façon dont la lumière interagit avec les dispositifs optiques, tels que les écrans numériques et les lentilles, aux opérations mathématiques qu’une opération quantique dans un ordinateur quantique effectue », notent les auteurs de l’étude. Une fois la lumière à structure classique intégrée avec succès aux composants optiques de l’ordinateur, les chercheurs ont testé leur système quantique à l’aide de l’algorithme Deutsch-Jozsa.
Cet algorithme particulier répond à un problème spécifique : identifier si une fonction est constante (produisant la même sortie pour toutes les entrées) ou équilibrée (donnant des sorties différentes pour la moitié des entrées). Cela peut paraître simple, mais cet algorithme révèle si un système est plus rapide, meilleur et plus efficace qu’un ordinateur classique.
Lorsque les chercheurs ont testé leur ordinateur quantique, ses performances les ont surpris car, à l’instar d’un système quantique coûteux, leur innovation a surpassé de loin les ordinateurs classiques. Alors que les ordinateurs traditionnels fonctionnent uniquement avec 0 et 1, « nous avons montré que notre système peut fonctionner avec 16 niveaux d’information différents », a souligné Mwezi KONI, chercheur principal de l’Université de Wits.
« En théorie, nous pourrions étendre cela pour gérer des millions de niveaux, ce qui changerait la donne pour le traitement d’informations complexes », a ajouté KONI. De plus, comme cet ordinateur quantique utilise la lumière pour traiter les informations, la vitesse à laquelle il peut résoudre plusieurs calculs complexes simultanément est inégalée.
« Les ordinateurs traditionnels fonctionnent comme des tableaux électriques, traitant les informations sous forme de simples décisions par oui ou par non. Notre approche utilise des faisceaux laser pour traiter plusieurs possibilités simultanément, augmentant considérablement la puissance de calcul », a déclaré Isaac NAPE, l’un des auteurs de l’étude et expert en technologie quantique à l’Université de Wits.
Source : interestingengineering.com