Ordinateur quantique en vue

[Deedee81]

En fait il y a un coté "magique" dans la présentation de l'ordinateur quantique

Biais de la vulgarisation et des actualités "tape à l'oeil" peut-être ? Mais je sus d'accord avec tes explications.

Mais avez vous une idée aussi claire de ce qu'on fait matériellement pour "réaliser" des q-bits ? par exemple "les q-bits" dans les puces, c'est quoi au juste, et comment on interagit avec eux? quels phénomènes pratiques utilise-t-on ?

C'est une vraie question générale ou des questions à xxxxxxx ?
-----

[Archi3]

c'est une question pour savoir comment chacun se représente ce qui est caché derrière ces "q-bits". Pour ma part je me posais ces questions qui se sont un peu éclaircies après une conférence où j'ai pu demander ces éclaircissements au conférencier (mais il se peut aussi que j'ai loupé certains points que d'autres pourront me rectifier).

[Deedee81]

c'est une question pour savoir comment chacun se représente ce qui est caché derrière ces "q-bits". Pour ma part je me posais ces questions qui se sont un peu éclaircies après une conférence où j'ai pu demander ces éclaircissements au conférencier (mais il se peut aussi que j'ai loupé certains points que d'autres pourront me rectifier).

Je connais très bien l'aspect théorique (du qbit, quand on connait déjà la MQ c'est quand même assez facile). Je connais un peu les réalisations physiques (et les difficultés techniques associées). J'ai surtout lu des articles parlant des avancées, des difficultés, de l'état de l'art,.... peu sur les techniques de fabrication effective (pour les qbits hein, pour le classique ça je connais très bien, j'ai même participé à la conception d'une puce).

[xxxxxxxx]

Salut,

Si ton opinion n'était pas gratuite tu indiquerais une source valide (revue internationale tout ça) qui étayerait tes propos.
ou a minima une page wikipedia ou une actualité qui confirmerait ton propos

vu avec deedee pour ma source non publiée. il me dit par MP de mettre ma source sur le forum. Pour ce que je comprends c'est hors charte :


https://hal.science/hal-01223516v12

bonne lecture

[Deedee81]

Salut,

Je confirme : il faut lire, voir ce que ça raconte et voir si ça va dans le sens ou pas de ce qui a été dit. Pour ceux qui ont le temps

Merci xxxxxx

[xxxxxxxx]

j'ai pu discuter avec lui:

pour synthétiser voici son explication si j'ai bien compris:

la réalité de l'intrication serait, selon ses travaux, une particule x^- qui irait à gauche quand x⁺ irait à droite, mais pas les deux en même temps dans le même sens

mieux vaut malgré tout se référer à son document

[Deedee81]

la réalité de l'intrication serait, selon ses travaux, une particule x^- qui irait à gauche quand x⁺ irait à droite, mais pas les deux en même temps dans le même sens

Je dois avouer que je comprend pas l'explication.

De fait, pour l'usage pratique de l'intrication (dans "la nature" ce n'est pas toujours le cas) on envoie les deux particules à deux endroits mais en soi ce n'est pas ça la nature/réalité de l'intrication.

mieux vaut malgré tout se référer à son document

Dans tous les cas, c'est toujours mieux de remonter à la source de toute façon

[Deedee81]

J'arrive pas à ouvrir le document, grumpf, sais pas pourquoi (soucis chez moi je pense)

[Archi3]

ça parait être un article présentant une interprétation de la mécanique quantique, mais ça n'a pas l'air de parler spécialement de l'intrication, et je ne vois pas trop le rapport avec l'OQ. Comme j'ai dit, les problèmes liés à l'OQ sont connus, ce sont essentiellement des problèmes de perte de cohérence de l'état quantique préparé au départ, mais c'est bien compris conceptuellement et je ne pense pas que ça dépende de l'interprétation de la méca Q qu'on choisit (qui ne changent a priori pas les observables mais discutent surtout de la "réalité sous-jacente" à la fonction d'onde).

[Archi3]

c'est une question pour savoir comment chacun se représente ce qui est caché derrière ces "q-bits". Pour ma part je me posais ces questions qui se sont un peu éclaircies après une conférence où j'ai pu demander ces éclaircissements au conférencier (mais il se peut aussi que j'ai loupé certains points que d'autres pourront me rectifier).

alors qui peut répondre à ce genre de questions ? par exemple est ce qu'on mesure des tensions dans un OQ pour donner une valeur aux q-bits ?

[Deedee81]

+1 sur les remarques de Archi3.

Analyse partielle :

L'auteur est très sérieux (ça j'avais déjà vérifié).

Mais en effet, c'est semble-t-il une formulation "personnelle" de la MQ (personnelle pour lui, pas pour xxxxxxx).
Cela rend l'article non utilisable pour argumenter sur Futura, bien entendu, mais cela méritait d'être cité.

Mais sans se taper la brique difficile de dire si c'est valable, si c'est réfutable ou pas (simple interprétation).
J'ai lu la partie "réflexions sur l'intrication".
Grosso modo c'est juste mais .... il dit :
"Il apparaît alors une seule conclusion possible: la mesure d’une particule induit instantanément et à distance, la corrélation totale de la deuxième particule."

On sait bien qu'il n'y a pas d'effet à distance (théorème de non communication) mais il est vrai qu'il parle de Copenhague. Ce n'est quand même pas trop clair.

Mais pire il parle d'une modification à distance de la corrélation. Ce qui est une absurdité (les corrélations sont une analyse statistique à posteriori sans qu'il y ait nécessairement échange d'information entre les sous-systèmes). Il y a là une grosse confusion qu'on avait déjà vu sur Futura d'ailleurs dans une discussion en physique (me souviens plus des intervenants).

Et le paragraphe suivant montre qu'il confond la non localité : par transfert d'information (et même d'énergie dans ce qu'il dit).
et la non localité par non séparabilité (qui là est un classique de l'intrication)
peut-être par ce qu'il s'est focalisé sur Copenhague qui avait en effet ce défaut (la réduction, c'est pas pour rien qu'Einstein avait "bondit" avec son "interaction fantomatique" ). Pas sûr, ça peut venir de son approche personnelle.

Je n'ai pas lu la suite.

Là dessus j'ai regardé de plus près notre ami Vaudon, oui, il est au CNRS et professeur des universités. Mais il a une formation en électronique (ce que reflète aussi son doctorat).
Donc il se peut qu'il ne soit pas "THE" expert en mécanique quantique, surtout sur des sujets un peu délicat comme ici.
A prendre avec un grain de sel.
Et ne pas confondre "un physicien n'a pas vraiment compris l'intrication" avec "on ne comprend pas vraiment l'intrication"

[Archi3]

alors qui peut répondre à ce genre de questions ? par exemple est ce qu'on mesure des tensions dans un OQ pour donner une valeur aux q-bits ?

bon alors comme personne ne répond, je me permets de donner ma compréhension du probleme, et si certains ici pensent que c'est erroné , ils pourront me rectifier.

La réponse est non : dans le processeur quantique, il n'y a aucune mesure de tension qui coderait des 0 et des 1. Le principe de l'OQ, c'est de préparer des états quantiques, de les faire évoluer, et de mesurer ensuite l'état quantique au bout d'un temps t. C'est quoi ces "états quantiques" , et comment on les "prépare" et comment on les "mesure" ? Le plus souvent, ce sont des états de spin qui représentent N spins élémentaires ou "q-bits". Les principes de base de la mécanique quantique disent que quand on a N spins S (en général S=1/2), un état quelconque se décompose dans un espace de Hilbert comme une combinaison linéaire de dimension (2S+1)^N (2^N si S=1/2) et est donc caractérisé par (2S+1)^N coefficients. Si on est capable de faire évoluer une superposition quantique, on fait donc en principe (2S+1)^N opérations simultanément, d'où la "puissance" des OQ qui augmente exponentiellement avec le nombre N de q-bits.

MAIS
* les coefficients en eux mêmes ne sont pas des entiers mais des complexes (amplitude et phase). Le "processeur" de coeur dans l'évolution quantique n'est donc PAS un ordinateur "digital" dans le sens de Turing, mais une machine analogique à variables continues. Ce n'est donc PAS un ordinateur assimilable à une machine de Turing dans le sens de la thèse de Church qui démontre l'équivalence de toutes les machines de Turing universelles. A mon sens, il est plus correct de dire qu'un OQ est une association de (2S+1)^N machines analogiques.

* on ne peut donc pas "préparer" et "mesurer" un état quantique comme on programme et qu'on lit un processeur décrit par une suite de 0 et de 1. On passe par des processus physiques analogiques, qui sont en pratique l'envoie d'impulsions micro-ondes de fréquence adaptée au système quantique. C'est très comparable avec ce qu'on fait en RMN par exemple. Ca a la souplesse des processus analogique mais aussi les défauts, c'est à dire en particulier la sensibilité à toutes formes de bruits. C'est bien plus comparable à un enregistrement analogique d'un vinyle qu'à un CD : on connait les avantages et les inconvénients des deux, un enregistrement analogique est sensible aux moindres perturbations mais se dégrade progressivement, et reste toujours en partie lisible, alors qu'un enregistrement numérique est résistant et reste parfait pour les petites perturbations mais se dégrade complètement et devient illisible pour un seuil critique de bruit.

Dans le principe même de l'OQ, on est donc obligé de passer par une conversion digital -> analogique puis analogique-> digital pour récupérer les données, ce qui le rend sensible à toutes formes de bruits et pose des problèmes de précision , la principale source d'erreur étant donc la décohérence qui détruit l'évolution de l'état quantique par interactions avec l'environnement. On cherche donc à compenser ses pertes par la loi des grands nombres en agissant sur un plus grand nombre de spins et en extrayant des "q-bits logiques" d'un nombre plus grand de "q-bits physiques", c'est à dire qu'on prend un bien plus grand nombre de spins et qu'on va dégrader l'information en N paramètres physiques dont on espère qu'ils gardent une cohérence quantique.

Tout ceci est loin de la perfection algorithmique qu'on a en traitant des 0 et des 1, c'est plus de la "bidouille analogique".

Je vais prendre un exemple extrême : voila une partie du spectre d'une lampe à mercure


comme tout le monde sait, les pics sont associés aux différence d'énergie des niveaux quantiques de l'atome de mercure. Calculer ces niveaux de façon numérique revient à trouver les valeurs propres d'un opérateur horriblement compliqué, le hamiltonien d'un atome avec 80 électrons mutuellement couplés entre eux et avec un noyau, avec des effets de spin, des corrections relativistes, etc ... un truc qu'on ne peut pas résoudre exactement avec un ordinateur classique.

Mais en quelque sorte, juste en détectant le spectre d'une lampe à mercure, et en mesurant la position des raies, vous avez résolu le problème mathématique, vous avez la solution numérique, de manière analogique et aux incertitudes de mesures près (plus les phénomènes parasites comme l'agitation thermique, les effets de pression etc ...) ! donc vous avez un genre d'ordinateur quantique qui vous a résolu un problème horriblement compliqué, impossible à résoudre avec un ordinateur classique... mais le problème est qu'il ne traite QUE ça et n'est évidemment pas programmable pour aucun autre problème.

C'est la construction du système quantique particulier qui définit le hamiltonien quantique et va donc pouvoir servir à "résoudre" de manière approximative certains problèmes très complexes de façon analogique. A noter qu'on peut "logiquement" transcrire des problèmes sur des entiers ( comme la factorisation en facteurs premiers) en les convertissant en problèmes analogiques, mais ensuite en trouvant des solutions exactes malgré les incertitudes analogiques, de la même manière qu'on code des bits entiers par des tensions continues.

Je vois donc l'OQ comme un système analogique qui serait construit pour traiter de manière analogique CERTAINS problèmes très compliqués à résoudre numériquement, qui serait très efficaces pour ces problèmes mais qui n'est pas du tout programmable de manière générique. Mais il n'y a rien d'assuré à ce que les systèmes physiques qu'on emploie aient la fiabilité suffisante pour arriver à mesurer les quantités logiques avec une précision suffisante.

Est ce que cette vision est à coté de la plaque ?

[pm42]

Je vois donc l'OQ comme un système analogique qui serait construit pour traiter de manière analogique CERTAINS problèmes très compliqués à résoudre numériquement, qui serait très efficaces pour ces problèmes mais qui n'est pas du tout programmable de manière générique. Mais il n'y a rien d'assuré à ce que les systèmes physiques qu'on emploie aient la fiabilité suffisante pour arriver à mesurer les quantités logiques avec une précision suffisante.

Est ce que cette vision est à coté de la plaque ?

Totalement. Déjà, un ordinateur quantique peut faire tourner tous les algos classiques. C'est indiqué dès le début de la page Wikipedia : https://en.wikipedia.org/wiki/Quantu...20entanglement.

Et d'une façon générale, c'est tout sauf un ordinateur analogique : les OQ sont programmable avec des langages tout comme les ordinateurs classiques. Voir https://thequantuminsider.com/2022/0...uages-in-2022/ par exemple.

[Archi3]

Ca n'est pas une objection à ce que je dis : comme j'ai dit, un problème digital classique PEUT être résolu par un ordinateur analogique, et comme c'est le hamiltonian quantique qui gère l'évolution, il n'y a pas de problème pour que n'importe quel algorithme classique puisse être résolu par un OQ adapté . Mais ça ne veut pas dire qu'un OQ particulier puisse résoudre TOUS les algorithmes classiques. En tout cas ce n'est pas ce que je comprends de la phrase de wikipedia. C'est peut etre un point sur lequel j'ai tort, mais à mon sens tu ne l'as pas démontré.

Pour la programmation, c'est pareil avec la RMN : tu peux "programmer" ton signal en envoyant des séquences d'impulsions adaptées (ça utilise le fait que les spin précessent à un certain rythme dans des champs magnétiques et que tu peux préparer différents états quantiques avec différentes impulsions). De même les systèmes quantiques qu'on utilise peuvent être préparés en théorie dans une infinité d'état quantiques différents puisque les coefficients de développement sont continus (complexes). Quand tu "utilises" ton OQ, ça consiste précisément à envoyer certaines impulsions, attendre qu'il évolue spontanément, et mesurer ensuite son état quantique (il faut faire de nombreuses mesures différentes car les coefficients ne sont pas des observables, mais les observables permettent de remonter aux coefficients, néanmoins il faut mesurer plusieurs observables pour en déduire les coefficients).
Je pense (si j'ai bien compris) que ce qu'on appelle "programmation" d'un coeur quantique est en réalité le choix des séquences à envoyer pour avoir le calcul voulu. C'est très différent d'une programmation classique même si le vocabulaire est similaire (comme pour l'IA, on est piégé par l'emploi de mots similaires pour des opérations très différentes). Et de plus, il est fondamental de NE PAS interagir avec le système dans son évolution quantique puisque c'est précisément l'interaction avec l'environnement qui détruit la cohérence. En particulier chaque fois que tu fais une mesure, tu détruis l'état quantique et il devient inutilisable, il faut le repréparer à nouveau pour faire une autre mesure. C'est complètement différent d'un ordinateur classique que tu peux alimenter continûment en variables d'entrées quand il en a besoin par exemple, et bien sûr qui ne perd pas son état interne chaque fois qu'il lit une variable, il vaut mieux pas !!!

Sans vouloir te vexer, je pense que tu as une formation d'informaticien et qu'il te manque la culture de physicien de savoir comment se comporte un système quantique pour bien comprendre ce que fait réellement un OQ.

[pm42]

Ca n'est pas une objection à ce que je dis

Si. Tu as expliqué que les OQ n'étaient pas programmables comme un ordinateur classique.
C'est faux comme le montrent les liens donnés.

Mais ça ne veut pas dire qu'un OQ particulier puisse résoudre TOUS les algorithmes classiques

Si, c'est exactement ce que ça veut dire. On "résoud" pas un algorithme. Sais tu simplement de quoi tu parles ?

Pour la programmation, c'est pareil avec la RMN

Vague analogie avec un sujet qui n'a rien à voir avec l'OQ, aucune référence...
Bref comme d'hab du "je crois que donc c'est vrai".

Sans vouloir te vexer, je pense que tu as une formation d'informaticien et qu'il te manque la culture de physicien de savoir comment se comporte un système quantique pour bien comprendre ce que fait réellement un OQ.

Et attaque perso pour cacher le fait que tu racontes n'importe quoi sans aucune référence sur un sujet que tu ne connais pas du tout.

L'ampleur de l'erreur qui consiste à croire que les ordinateurs quantiques sont spécialisés comme des ordinateurs analogique est à peine croyable.
Il faut vraiment n'avoir fait aucun effort pour se renseigner un peu sur le sujet ou n'avoir absolument rien compris au sujet.

On peut déjà accéder à des ordinateurs quantiques en ligne et les programmer avec des langages comme Python. Ce qui serait impossible bien entendu si c'était de l'analogique dédié.
Ca s'appelle IBM Quantum Experience, Amazon Braket, etc : https://quantumzeitgeist.com/quantum...or-public-use/

Et c'est le cas depuis 2016.

Mais on va avoir une volée de messages d'Archi3 venant nous expliquer ce qu'est vraiment l'ordinateur quantique parce qu'il a vaguement vu une conférence à laquelle il n'a rien compris.

[Archi3]

oui ok j'ai été un peu rapide, tu peux programmer un coeur quantique pour faire des opérations logiques de base (porte NAND) et donc en principe programmer n'importe quel programme classique utilisant ces opérations de base, donc n'importe quel algorithme classique. En revanche ca revient à utiliser en série "classique" des coeurs quantiques et ce n'est donc pas l'utilisation d'une évolution cohérente à très grand nombre de q-bits. Donc en pratique les ordinateurs dont tu parles ne sont pas forcément plus rapides que les ordinateurs classiques. C'est plutot comme changer de technologie de transistors en gardant un schéma classique (après tout les transistors sont aussi des systèmes quantiques).

[Archi3]

pour préciser : dans mon texte ci-dessus, j'ai bien précisé

on est donc obligé de passer par une conversion digital -> analogique puis analogique-> digital pour récupérer les données,

donc bien évidemment l'interface avec le coeur quantique se fait avec un ordinateur classique digital, c'est avec elle que tu interagis quand tu te connectes en ligne et soumet ton programme python. Mais à un moment (que tu ne contrôles pas) les instructions que tu donnes sont converties en procédés analogiques pour interagir avec le coeur quantique, et tu récupéres ensuite un résultat à nouveau converti en digital. Ce que tu ne programmes pas, c'est le coeur quantique, tu programmes l'utilisation qui en est faite. Bien sûr un coeur quantique qui arrive à simuler un million de portes NAND en quelques nanosecondes va nettement accélérer le traitement de ton algorithme, mais ça pose des contraintes sur le type d'algorithme que tu peux traiter avec (un peu comme l'usage des GPU n'est intéressant que pour certains types de problèmes).