Les qubits

Généralités

Les plus petits éléments de mémoire d’un ordinateur, les bits, n’ont chacun que deux valeurs différentes : Zéro et un. On pourrait aussi dire : Débits de courant ou non ou “on” et “off”. Cependant, pour une certaine durée (temps de cohérence), les qubits sont capables d’entrer un état intermédiaire de zéro et un. La science appelle cela une “superposition”.

Les Qubits (bits quantiques) sont les unités arithmétiques élémentaires d’un ordinateur quantique. Par rapport aux bits conventionnels, ils peuvent stocker plus d’informations que 1 ou 0. Cela signifie que les bits quantiques existent également dans une superposition de ces valeurs au sein du processeur quantique

Dans le monde de la physique quantique, l’état ou la propriété d’une particule change lorsqu’on y accède. Par exemple, pour le mesurer ou pour interroger son état ou pour déterminer son emplacement actuel. C’est un fait dans lequel la physique quantique diffère considérablement de la physique classique.

Comme ces phénomènes ne se retrouvent pas de cette façon dans notre vie quotidienne, les considérations de physique quantique sont considérées comme difficilement accessibles à de nombreux humains.

Par une mesure (accès), le qubit devient alors l’un des deux états définis et le résultat de la mesure peut être enregistré dans un bit classique. La perte d’une telle superposition est alors appelée “décohérence”. D’où l’on peut conclure : Les bits normaux ou électroniques sont fondamentalement toujours définis, tandis que les qubits ne prennent qu’un certain état pendant une mesure.

mise en oeuvre des qubits

Théoriquement, tout système de mécanique quantique à deux états peut être utilisé comme qubit. Dans la pratique, cependant, de nombreux systèmes sont inadaptés parce qu’ils ne sont pas suffisamment manipulables ou sont trop fortement perturbés par l’environnement. Certaines applications, comme l’utilisation de la résonance magnétique nucléaire dans les molécules, ne conviennent qu’à un nombre très limité de qubits.

David P. DiVincenzo a établi sept critères pour l’utilisabilité d’un système comme qubit[1]. Les cinq premiers critères concernent également l’utilisation dans les ordinateurs quantiques, les deux derniers s’appliquent spécifiquement à la communication quantique.
Les cinq critères généraux sont les suivants :
Le système doit avoir des qubits bien définis et être évolutif, c’est-à-dire qu’en principe, il doit pouvoir être étendu à un nombre quelconque de qubits.
Il doit être possible de préparer les qubits dans un état pur mais
le système doit avoir un temps de décohérence suffisamment long.
Le système doit permettre la mise en place d’un ensemble universel de portes quantiques. Un exemple serait toutes les portes 1-Qubit et en plus la porte CNOT.
Il doit être possible de mesurer spécifiquement chacun des qubits.
Les deux critères supplémentaires pour la communication quantique sont :
Il doit être possible de transformer des qubits stationnaires en qubits mobiles et vice versa.
Il doit être possible d’échanger les qubits mobiles entre des emplacements éloignés.