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La physique quantique décrit le comportement des particules aux très petites échelles. En combinant les différentes propriétés quantiques du comportement des particules, et en particulier le principe de la superposition des états et l’intrication des particules, il est possible de construire des systèmes complexes sur des réseaux de particules intriquées.
Le volume d’information capturé par le système de particules intriquées dans son ensemble croît très fortement avec le nombre de particules intriquées. Ce volume d’information est bien supérieur à la somme des informations que possède le même nombre de particules quantiques non intriquées prises indépendamment.
Les ordinateurs quantiques utilisent ces propriétés physiques pour résoudre des calculs complexes. Ils sont ainsi très adaptés à la résolution de problèmes qui font intervenir des volumes d’information très grands ou bien un grand nombre de variables différentes.
La principale limitation de la puissance de calcul des prototypes d’ordinateurs quantiques est l’augmentation du facteur d’échelle, c’est-à-dire du nombre de particules qui participent à l’intrication avec succès pour chacun des supports physiques (photon, atome, ion et électron). Ce facteur d’échelle est essentiel parce que c’est lui qui apporte à l’ordinateur quantique son extraordinaire puissance de calcul.
Parmi les ordinateurs quantiques développés dans le monde, certains disposent d’une puissance de calcul bien supérieure à celle de leurs concurrents. Ils occupent une position de leader et dépassent même la puissance de calcul des supercalculateurs classiques (suprématie) dans la résolution de certains calculs. Cependant, être en avance sur le développement d’une technologie ne signifie pas nécessairement que les paramètres physiques choisis soient les plus appropriés pour effectuer les calculs.
Aucun moyen humain ou financier ne peut compenser sur le long terme un choix de particule physique ou de conception technologique qui n’est pas la plus adaptée à l’informatique quantique. L’ordinateur quantique qui remportera la course à la puissance de calcul la plus élevée l’emportera sur tous les autres, et c’est peut-être une technologie qui n’en est qu’aux premiers stades de son développement.
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