Les chimistes sont les premiers à apprécier les avantages des ordinateurs quantiques

Ordinateur quantique de D-Wave

De grandes sociétés telles que Microsoft, Google et IBM travaillent actuellement à la création de systèmes informatiques quantiques. Les spécialistes de ce dernier ont réussi à développer un ordinateur quantique à 5 qubits. Désormais, IBM y donne accès en tant que service appelé IBM Quantum Experience . Certes, tous les développeurs ne peuvent pas travailler avec cet ordinateur, mais les programmes y relatifs sont déjà publiés et présentés dans le domaine public. On pense que les systèmes informatiques quantiques rendront la plupart des algorithmes de chiffrement traditionnels (RSA, DSA, ECDSA) inutiles, car les ordinateurs quantiques utilisant l'algorithme Shore peuvent détecter même le chiffre le plus complexe en une fraction de seconde.

Les développeurs d'ordinateurs quantiques promettent une véritable percée, due à la croissance des performances informatiques, dans de nombreux domaines scientifiques. La physique nucléaire, les mathématiques, la médecine, la cryptographie et la chimie ne sont qu'une petite liste d'industries où de tels systèmes peuvent être utiles. Quant à la chimie, il est probable que les premiers ordinateurs quantiques commenceront à fonctionner dans ce domaine.

Ils aideront les scientifiques à développer de nouveaux composés chimiques, à comprendre les caractéristiques d'un supraconducteur à haute température et à créer de nouveaux médicaments efficaces. Même un petit système quantique peut aider les chimistes à étudier divers composés chimiques et les réactions entre eux. Les chimistes modernes utilisent désormais des ordinateurs puissants pour simuler diverses réactions chimiques complexes. Et les systèmes informatiques quantiques fourniront aux scientifiques des outils beaucoup plus efficaces pour travailler dans ce domaine.

Scott Crowder, un porte-parole d'IBM, est convaincu que les chimistes seront parmi les premiers, sinon les premiers, à apprécier les avantages des ordinateurs quantiques par rapport aux systèmes conventionnels. Et les petits ordinateurs quantiques sont également utiles ici: «Nous pensons que les petits systèmes seront utilisés en chimie», explique Crowder.

Comme mentionné ci-dessus, les scientifiques utilisent depuis longtemps l'émulation de réactions chimiques et de composés individuels pour développer de nouveaux matériaux, médicaments, créer des composés chimiques sans précédent. Le modèle informatique utilisé par les scientifiques peut réduire le coût de l'expérience et réduire le temps nécessaire à la recherche. Par exemple, dans un domaine comme la création d'antibiotiques, les spécialistes ont besoin d'années pour développer et mettre sur le marché des médicaments efficaces.

Malheureusement, les capacités des systèmes modernes, même très productifs, sont limitées. Le fait est que les ordinateurs traditionnels ne peuvent pas simuler certaines conditions de la mécanique quantique lorsque, par exemple, un électron est présent simultanément à deux endroits. Les ordinateurs ordinaires sont conçus pour les technologies binaires, où l'ouverture ou la fermeture d'une porte semi-conductrice signifie un ou zéro. Quant aux systèmes quantiques, ils utilisent des concepts de mécanique quantique tels que la superposition et l'intrication.

Alan Aspuru -Guzik, professeur de chimie à Harvard, estime que ce n'est qu'avec l'aide de tels systèmes que l'on peut obtenir une véritable percée dans le domaine de la création de molécules luminescentes pour écrans ou piles rechargeables d'un nouveau type. Maintenant, le scientifique et les membres de son équipe recherchent les molécules et substances nécessaires, mais ils doivent travailler "manuellement", en utilisant la méthode des essais et erreurs, en sélectionnant les composés et les matériaux nécessaires. Un ordinateur quantique pourrait augmenter considérablement l'efficacité d'un tel travail.



L'émergence de tels systèmes dans nos vies est une question de proche avenir. Comme mentionné ci-dessus, IBM a développé un ordinateur quantique à 5 qubits. Google a acheté un tel système à D-Wave, poursuivant le développement de son propre chef. Pendant plusieurs années, des spécialistes de sociétés ont étudié la méthode de recuit quantique et la possibilité de son application.

Microsoft a également obtenu un certain succès dans ce domaine, qui soutient les ordinateurs quantiques relativement simples. De plus, les spécialistes de l'entreprise développent un système hybride, avec des méthodes traditionnelles de calcul et de "farce" quantique, qui permet de simuler le passage de réactions chimiques. Microsoft indique que les spécialistes de l'entreprise souhaitent rechercher des supraconducteurs à haute température.

Si les scientifiques parviennent vraiment à créer un ordinateur quantique qui fonctionne, il sera certainement très demandé. Après tout, seul un système de ce type peut littéralement changer le monde. Ainsi, les ordinateurs quantiques peuvent résoudre très efficacement le soi-disant «problème du voyageur de commerce» , qui consiste à trouver l'itinéraire le plus rentable qui traverse ces villes au moins une fois avec le retour ultérieur dans la ville d'origine. Une nouvelle classe de systèmes informatiques optimisera les processus commerciaux, identifiera les facteurs qui affectent le climat dans une région particulière ou effectuera de nombreuses autres tâches, y compris des domaines tels que l'apprentissage automatique.

Selon Chris Monroe , professeur à l'Université du Maryland et co-fondateur de «démarrage quantique» IOnQ, l'informatique quantique est maintenant à peu près au même stade de développement que les premiers transistors de leur temps. Et ce domaine se développe progressivement. Par exemple, D-Wave Systems a commencé à vendre son ordinateur D-Wave 2000Q à 2000 qubits en janvier de cette année. Le premier modèle a été vendu pour 15 millions de dollars. Peut-être que dans un avenir proche, les scientifiques du monde entier pourront pleinement apprécier les avantages des systèmes quantiques.

Dans l'intervalle, IBM, Microsoft, Google et d'autres sociétés continuent d'investir dans les ordinateurs quantiques, dans l'espoir d'obtenir à terme le résultat.