Harry Cohen Tanugi

Comment ils pourraient améliorer considérablement l'efficacité énergétique

Traditionnellement, "suprématie quantique" est recherchée du point de vue de la puissance de calcul brute : nous voulons calculer (beaucoup) plus vite.

Cependant, la question de sa consommation énergétique pourrait également justifier aujourd'hui des recherches, les supercalculateurs actuels consommant parfois autant d'électricité qu'une petite ville (qui pourrait en fait limiter l'augmentation de leur puissance de calcul). Les technologies de l'information, à leur terme, ont représenté 11% de la consommation mondiale d'électricité en 2020.

Pourquoi se concentrer sur la consommation d'énergie des ordinateurs quantiques ?

Puisqu'un ordinateur quantique peut résoudre des problèmes en quelques heures, alors qu'un superordinateur pourrait prendre plusieurs dizaines de milliards d'années, il est naturel de s'attendre à ce qu'il consomme beaucoup moins d'énergie. Cependant, la fabrication d'ordinateurs quantiques aussi puissants exigera que nous résolvions de nombreux défis scientifiques et technologiques, potentiellement sur une à plusieurs décennies de recherche.

Un objectif plus modeste serait de créer des ordinateurs quantiques moins puissants, capables de résoudre des calculs en un temps relativement comparable à celui des superordinateurs, mais en utilisant beaucoup moins d'énergie.

Cet avantage énergétique potentiel de l'informatique quantique a déjà été évoqué. Le projet de Google Processeur quantique Sycamore consomme 26 kilowatts d'énergie électrique, soit beaucoup moins qu'un superordinateur, et exécute un algorithme quantique de test en quelques secondes. À la suite de cette expérience, les scientifiques ont proposé des algorithmes classiques pour simuler l'algorithme quantique. Les premières propositions d'algorithmes classiques nécessitaient beaucoup plus d'énergie - ce qui semblait démontrer l'avantage énergétique de l'informatique quantique. Cependant, ils ont été rapidement suivis par d'autres propositionsqui étaient beaucoup plus efficaces sur le plan énergétique.

L'avantage énergétique est donc encore discutable et constitue un sujet de recherche ouvert, d'autant plus que l'algorithme quantique réalisé par Sycamore n'a pas d'application " utile " identifiée à ce jour.

La superposition : le phénomène fragile au cœur de l'informatique quantique

Pour savoir si l'on peut attendre des ordinateurs quantiques un avantage énergétique, il est nécessaire de comprendre les lois fondamentales selon lesquelles ils fonctionnent.

Les ordinateurs quantiques manipulent des systèmes physiques appelés qubits (pour bits quantiques) pour effectuer un calcul. Un qubit peut prendre deux valeurs : 0 (l'"état fondamental", d'énergie minimale) et 1 (l'"état excité", d'énergie maximale). Il peut également occuper une "superposition" de 0 et de 1. La façon dont nous interprétons les superpositions fait toujours l'objet de débats philosophiques animés.mais, pour simplifier, cela signifie que le qubit peut être "à la fois" dans l'état 0 et dans l'état 1, avec certaines caractéristiques associées. "amplitudes de probabilité".

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