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12- l'Informatique Quantique - Coggle Diagram
12- l'Informatique Quantique
Définition de l'Informatique Quantique
1.1. Principe de base
1.1.1. Exploite les propriétés quantiques des particules pour effectuer des calculs.
1.1.2. Utilise des qubits au lieu des bits classiques.
1.1.2.1. Un qubit est une superposition d'états 0 et 1.
1.1.2.2. Offre une puissance de calcul exponentiellement plus grande que celle des bits classiques.
1.2. Objectifs
1.2.1. Résoudre des problèmes complexes plus rapidement que les ordinateurs classiques.
1.2.2. Performer des calculs impossibles pour les ordinateurs traditionnels.
Éléments Fondamentaux
2.1. Qubit
2.1.1. Superposition
2.1.1.1. Un qubit peut être simultanément dans une combinaison linéaire des états |0⟩ et |1⟩.
2.1.2. Intrication
2.1.2.1. Phénomène où les qubits deviennent corrélés de manière non classique.
2.1.2.2. La mesure d'un qubit affecte instantanément l'état de l'autre, indépendamment de la distance.
2.2. Portes Quantiques
2.2.1. Généralités
2.2.1.1. Analogues quantiques des portes logiques classiques.
2.2.1.2. Opèrent sur un ou plusieurs qubits.
2.2.2. Exemples
2.2.2.1. Porte de Hadamard (H)
2.2.2.1.1. Transforme l'état |0⟩ en (|0⟩ + |1⟩)/√2.
2.2.2.2. Porte CNOT
2.2.2.2.1. Porte de contrôle-NOT, une opération de contrôle entre deux qubits.
2.3. Mesure Quantique
2.3.1. Processus
2.3.1.1. Processus irréversible qui donne l'état classique à partir d'un qubit.
2.3.2. Effet de la mesure
2.3.2.1. Cause l'effondrement de la superposition à un des états de base avec une certaine probabilité.
Algorithmes Quantiques
3.1. Algorithme de Shor
3.1.1. Objectif
3.1.1.1. Factorisation des entiers en temps polynomial.
3.1.2. Importance
3.1.2.1. Peut casser des systèmes cryptographiques basés sur la difficulté de la factorisation, comme RSA.
3.2. Algorithme de Grover
3.2.1. Objectif
3.2.1.1. Recherche dans une base de données non structurée en O(√N).
3.2.2. Avantage
3.2.2.1. Quadratiquement plus rapide que l'algorithme classique le plus rapide.
Ordinateurs Quantiques
4.1. Types d'Ordinateurs Quantiques
4.1.1. Par supraconductivité
4.1.1.1. Utilise des circuits supraconducteurs refroidis à des températures extrêmement basses.
4.1.2. Par pièges ioniques
4.1.2.1. Utilise des ions piégés par des champs électromagnétiques.
4.2. Principales Plateformes
4.2.1. IBM Quantum Experience
4.2.1.1. Offre un accès en ligne à un ordinateur quantique réel.
4.2.2. Google Quantum AI
4.2.2.1. Développe des processeurs quantiques et des algorithmes pour exploiter la suprématie quantique.
Défis de l'Informatique Quantique
5.1. Décohérence et erreurs
5.1.1. La décohérence
5.1.1.1. Processus par lequel un système quantique perd ses propriétés quantiques.
5.1.2. Correction d'erreur quantique
5.1.2.1. Méthodes développées pour protéger l'information quantique contre les erreurs.
5.2. Scalabilité
5.2.1. Nécessité d'augmenter le nombre de qubits tout en préservant leur qualité.
5.3. Algorithmes adaptés
5.3.1. Développement d'algorithmes spécifiquement pour des architectures quantiques.
Applications Potentielles
6.1. Cryptographie
6.1.1. Cryptographie post-quantique
6.1.1.1. Développement de systèmes cryptographiques résistants aux ordinateurs quantiques.
6.2. Simulation de systèmes quantiques
6.2.1. Permet l'étude de matériaux et de molécules complexes.
6.3. Optimisation
6.3.1. Trouver les solutions optimales pour des problèmes d'optimisation complexes plus rapidement.