Condensat et ordinateur quantique...

[inviteba0a4d6e]

Salut

J'ai lu dans le dernier Hors Série Sciences et Vie que le Condensat d'atomes Bose-Einstein permettra à plus ou moins long terme de créer un ordinateur quantique. Soit un nouveau système de traitement de l'information numérique qui remplacerait les microprocesseurs traitant actuellement les 1 et les 0 à tour de rôle.

L'odinateur quantique (pourvu de particules dans le même état quantique - condensat Bose Einstein) traiterait théoriquement le 1 et le 0 en même temps. Les deux états de la particule existent au même "moment". Cependant la Physique Quantique est "basée" sur les probabilités et statistiques.

Mais alors, comment réaliser des calculs, des programmations qui seraient engendrés par un "jeu du hasard" ?
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[invite02d72b70]

Salut,

Je ne peux pas t'aider directement car je ne me souviens plus vraiment de tous les détails (et dire que j'avais fait un exposé là dessus ... ), mais d'après ce que je me rappelle, ce jeu de hasard sera engendré par les particules elle même, qui pourront décider d'après leur spin, d'un oui (0), non (1) ou peut-être avec les deux à la fois.

Enfin voici un lien vers un site assez complet, le plus récent que j'ai pu trouver à ce sujet. http://www.admiroutes.asso.fr/europe.../ordiquant.htm

[invite8c514936]

Les ordinateurs quantiques utilisent la propriété fondamentale de la mécanique suivante : le principe de superposition. Si un état 1 est possible, si un état 0 est possible aussi, alors on peut construire un état superposé qui n'a pas d'équivalent possible. A ce stade, pas encore de probabilités. Quand l'hypothétique ordinateur quantique traite un tel bit "superposé" (un q-bit pour quantum bit), il traite en quelque sorte à la fois les deux cas.

Là où la probabilté intervient c 'est à la fin du calcul, l'ordi quantique livrerait une sorte de q-fichier, avec des q-résultats dedans qui seraient une superposition de tous les résultats correspondant à tous les cas traités en parallèle. Or si on veut lire ce qfichier, ça veut dire faire une mesure sur le système et donc sélectionner un des résultats au détriment de tous les autres. Ici le hasard intervient...

Toute la subtilité (en plus de celle qui consiste à inventer un ordi quantique...) , c'est de faire la mesure de façon intelligent, en s'arrangeant pour transformer le résultat que sort cet ordi en un état sur lequel on peut lire une information relative à tous les résultats en même temps. Par exemple, on peut imaginer que ce qui nous intéresse c'est la moyenne de tous les cas traités en parallèle, et dans ce cas il existe un moyen de transformer le résultat brut en un autre état dont on peut mesurer la moyenne...

Bon, c'est surement trop rapide comme explication, mais c'est un sujet subtil...

[inviteba0a4d6e]

Mais pour l'exemple, si l'on fait la moyenne d'âge des habitants de toute la France, ça ne nous aidera pas pour trouver l'âge d'une personne précise dans un quartier précis, et dans une pièce précise, si c'est cela que l'on recherche...

Dans l'article de S & V, si l'on faisait une division d'un nombre à 300 chiffres, cela prendrait des millions d'années avec les ordis actuels et 2 à 3 ans avec un ordi quantique...

Comment on peut calculer ça ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8c514936]

En effet tu mets là le doigt sur un aspect important du calcul quantique : arriver à trouver un algorithme qui permette d'exprimer le résultat en des termes aussi peu statistiques que possible ! Je ne connais pas l'agorithme précis utilisé pour la division, mais si tu veux googler essaie avec "algorithme quantique division". On obtient par exemple cette page qui donne un bon début (ce qui t'intéresse est à la moitié du document environ).

[invite88ef51f0]

Salut,
Comment peut-on traiter des qbits sans les "mesurer" ?

[invite8c514936]

On peut faire une transformation de l'état quantique d'un système sans le mesurer. Par exemple, imagine un spin isolé. Tu peux le mettre dans un champ magnétique qui va induire une précession, l'état quand tu va le sortir aura changé d'une manière que tu peux calculer, mais toute superposition de départ est conservée.

Si tu as une info portée par plusieurs spins indépendants, chacun dans un état superposé, il y a aussi des moyens de faire des "portes logiques" quantiques, qui transforment l'état d'un des qbits en fonction de l'état d'un ou plusieurs autres, en conservant aussi les superpositions.

Bien sûr, l'algorithmique quantique est complètement différente de la classique...

[invite88ef51f0]

Ok...
Et techniquement, on en est où ? J'ai lu qu'il y a quelques mois que des scientifques avaient réussi à décomposer le nombre 15 en facteurs premiers (quelle performance !)

[invite8c514936]

Un lien pour quelques compléments :

ici

Et un exemple parmi d'autres de réalisation pratique de porte quantique :

là

Ce n'est peut-être pas le plus direct (c'est visiblement un rapport de projet) mais ça m'a l'air bien fait. Je regarderai plus tard pour des pistes plus proches de sources...

[inviteba0a4d6e]

Ok...
Et techniquement, on en est où ?

Les dernières news (S & V) affirment que le système quantique très complexe mis en oeuvre afin de conférer les propriétés adéquates pour reproduire un calcul est grandement réalisable, mais pas de tout repos...

Pour l'instant, les contraintes sont telles que les spécialistes ne parviennent pas encore à dépasser les 3 qubits en même temps... On est loin des microprocesseurs... (S&V).
L'inconvénient est qu'il est extrêmement compliqué d'isoler un objet quantique (ion, électron, atome, ...).

Apparemment, le condensat de Bose Einstein permettra d'obtenir des particules dans le même état quantique, bcp plus faciles à utiliser ; les perturbations amoindries permettront de maintenir l'état quantique du système, et d'effectuer des calculs plus approfondis et stables.

Nos enfants ou petits-enfants, peut-être, joueront en ligne à des jeux fonctionnant sur des ordinateurs quantiques. La chose sera banale, presque oubliée, mais les résultats sensitifs n'en seront pas moins appréciés...

La tâche s'avérera ardue, mais...
Les grands voyages ne commencent-ils pas par un tout premier pas ? Lao Tseu

[invitec3f4db3a]

Oula , t"es pessimiste , certe il est dure de manipuler des qbit , mais y a même pas 15 ans , 1 mega octet c'etait enorme , et le gigaocté c'etait fictif , maintenant on en arrive meme au tetra octet .
La science bouge vite , trés vite .
Je veux travailler sur des Machine quantique , mais j'espere que quand j'aurais finis mes cursus , ils seront pas deja au point

[inviteba0a4d6e]

Là où la probabilté intervient c 'est à la fin du calcul, l'ordi quantique livrerait une sorte de q-fichier, avec des q-résultats dedans qui seraient une superposition de tous les résultats correspondant à tous les cas traités en parallèle. Or si on veut lire ce qfichier, ça veut dire faire une mesure sur le système et donc sélectionner un des résultats au détriment de tous les autres. Ici le hasard intervient...

Toute la subtilité (en plus de celle qui consiste à inventer un ordi quantique...) , c'est de faire la mesure de façon intelligent, en s'arrangeant pour transformer le résultat que sort cet ordi en un état sur lequel on peut lire une information relative à tous les résultats en même temps. Par exemple, on peut imaginer que ce qui nous intéresse c'est la moyenne de tous les cas traités en parallèle, et dans ce cas il existe un moyen de transformer le résultat brut en un autre état dont on peut mesurer la moyenne...

Mais alors, pour traiter et analyser ce qfichier, contenant x fichiers apportant chacun une réponse différente, grâce ou à cause du hadard, il faudrait mettre en parallèle de la particule quantique un microprocesseur, celui que l'on connaît, calculant via des équations qui nous sont proches, familières, une "infinité" de résultats à analyser, un par un, avec les puces "mortelles" en silicium.

Mais nous savons que les microprocesseurs utilisés de nos jours connaîtront le début de la fin à un moment donné... Si limite il y a, faudra-t-il adopter les nano-puces, ces minuscules grains de matière prometteurs, couplés pourquoi pas à leurs homologues nano-moteurs ? Qui, un jour, c'est sûr, seront la nouvelle génération de puces et calculateurs hyper-puissants, peut-être 10n10 la puissance actuelle (qui est déjà bien avancée d'ailleurs). Qui sait ce que la nano-technologie nous réservera...

Bref, l'ordinateur quantique fait rêver, et l'Humanité saura apprivoiser la Physique Quantique selon ses désirs. Oui, cette grande reine, tombée peut-être trop tôt dans la tête de quelques hommes, sur leurs feuilles de papier, à un siècle peut-être inadapté aux magies de cette Science "ésotérique"... Cette belle dame timide et secrète, dévoilant quelques fois par siècle une partie de son corps sublime.
Et, la caressant parfois, les Hommes parviennent à lui faire avouer quelques secrets encore plus mystérieux...
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Un poète, c'est l'Univers tout entier confiné à l'intérieur d'un Homme... Victor Hugo

[inviteba0a4d6e]

Encore une petite chose :

Ce site est absolument génial (pour ne pas le citer wikipedia.org)

Allez voir ce lien qui vous dit (presque) tout sur l'ordinateur quantique. même les plus cultivés d'entre vous vont en apprendre j'en suis sûr...

http://fr.wikipedia.org/wiki/Ordinateur_quantique

Extrait :

Contrairement à une opinion tenace chez les non-physiciens (et même chez certains étudiants en physique en-dessous du niveau maîtrise), la mécanique quantique elle-même ne comporte aucune composante aléatoire : les calculs de fonctions d'onde sont tout ce qu'il y a de plus déterministes, bien qu'ils soient très complexes à effectuer). La source d'aléas n'est pas dans la mécanique sous-jacente, mais dans l'acte d'observation lui-même, c'est à dire la mesure (autrement dit pas dans la réalité, mais dans ce que nous en observons.

On se dit alors que les particules quantiques de l'ordinateur dans notre "réalité", telle que nous pouvons les voir, donnent une information (certes) du résultat, qui au même moment, aurait été différent par sa "nature", par son "état", si aucune mesure n'avait été faite. Jusqu'ici, tout va bien.

Mais qui nous dit que les équations correspondant aux phénomènes qui se produisent à l'état quantique "ordinaire" ou encore d'intrication, ne sont pas erronées, pures fabulations mathématiques... mais qui fonctionnent quand même, soit, mais avec notre système de référence.

Peut-on mettre en doute certaines descriptions de la Physique Quantique quand on attend toujours des résultats en adéquation avec notre raisonnement ?

Les événements que l'isolation de la particule engendre peuvent créer des résultats permettant déjà de factoriser le nombre 15 avec un ordinateur de 7 qubits ! C'est le commencement d'une nouvelle ère...
Mais des événements, des choix invérifiables, mais tout autant "exotiques"... et étrangères aux équations ou algorithmes mathématiques, peuvent survenir.

Les recherches actuelles décrivent le phénomène utilisé pour ces machines :

Pour faire fonctionner le système, les physiciens doivent intervenir au minimum 2 fois sur la particule pour qu'elle transmette le résultats de ses "calculs", ce qui la perturbera. La 1ère, pour donner les informations à calculer ; la 2nde, intervenir pour récupérer les résultats en vrac, les "probabilités" qu'il faudra trier. ( En théorie ). Entre les 2 intervalles, ils laissent le système fonctionner, sans le mesurer, et c'est là que la magie se passe !

L'ordinateur quantique calcule ainsi en manipulant des bits pouvant prendre soit la valeur 1, soit la valeur 0, soit la superposition 1 et 0. Il en résulte que si on utilise n qbits comme donnée d'entrée d'un calcul, comme ils représentent 2 puissance n nombres, ils feront l'équivalent de 2 puissance n calculs. Un ordinateur quantique peut donc effectuer en parallèle un nombre exponentiel de calculs. Intéressant!

Les ordinateurs quantiques représentent donc un outil naturel pour solutionner des problèmes exponentiels E (par nature) ou des problèmes dits NP (non déterministes polynomiaux). En gros, le nombre des calculs nécessaires pour résoudre ces problèmes croît exponentiellement avec n la taille des données. Il faut toutefois être en mesure de représenter le problème dans un formalisme compatible avec le fonctionnement des ordinateurs quantiques.

Ce qui paraît plus mystérieux, c'est que chaque nouvelle découverte, chaque amélioration du système avec toujours plus de qubits, ont été publiées et revendiquées haut et fort devant les plsu belels tribunes. Et depuis pas mal de temps, les recherches très bien financées par les gouvernements paraissent cachées sous un épais voile de béton.

En 1994, Peter Shor, un scientifique d'AT&T montre qu'il est possible de factoriser des grands nombres dans un temps raisonnable à l'aide d'un calculateur quantique. Cette découverte débloque brusquement des crédits.

En 1996, Lov Grover, invente un algorithme basé sur les calculateurs quantiques permettant de trouver une entrée dans une base de données non-triée en .

En 1998, IBM est le premier à présenter un calculateur quantique de 2 qbits.

En 1999, l'équipe d'IBM utilise l'algorithme de Grover sur un calculateur de 3 qbits et battent leur record l'année suivante avec ordinateur de 5 qbits.

Le 19 décembre 2001, IBM crée un calculateur quantique de 7 qbits et factorise le nombre 15 (!) grace à l'algorithme de Shor.

Depuis cette date, toutefois, on ne voit plus arriver beaucoup d'annonces, sans pouvoir dire si cela provient d'un plafonnement dans les recherches ou d'une éventuelle classification top secret des nouveaux résultats...

[invite8c514936]

Ce site est absolument génial (pour ne pas le citer wikipedia.org)

C'est vrai que l'idée de ce site est très chouette, mais il faut garder à l'esprit que comme tout œuvre contributive il peut y avoir de erreurs ou des maladresses de formulation (comme dans tout écrit, d'ailleurs !). On pourrait discuter le passage que tu cites sur le déterminisme, mais ça a déjà été fait plusieurs fois dans ce forum...

Depuis cette date, toutefois, on ne voit plus arriver beaucoup d'annonces, sans pouvoir dire si cela provient d'un plafonnement dans les recherches ou d'une éventuelle classification top secret des nouveaux résultats...

Je pense qu'ils ont réussi à factoriser le nombre 16 mais la CIA étouffe l'affaire...

[invitee369853d]

Salut!

J'encadre un mini projet en ecole d'ingenieur ou je fais faire aux eleves une simulation d'additionnaur quantique sous matlab.
Effectivement, le gros plus des ordis quantiques serait de pouvoir traiter tous les mots possibles en un seul coup d'horloge. par exemple pour un adder 4 qbits, si on prepare les qbits en etats superposés, le passage dans l'adder fera toutes les additionspossibles sur 4 qbits. il ne reste plus qu'a projeter dans le sous espace des solutions qui nous interresse pour avoir le resultat que l'on veut.

Le seul hic, c'est qu'on ne peut simuler que des adder 3 qbits, apres ca demande trop de ressource au PC, et il craque

[invite73601bc3]

Hello à tous,
Une petite précision , l'ordinateur Personnel existant n'est pas uniquement calqué sur une logique de "0" et "1".

Il existe aussi l'état dit de "Haute Impédance", qui pour se rapprocher de la recherche fondamentale quantique, est le fameux "3ème Bit" de probabilité quand le bit n'est ni 1 ni 0.

Cela méritait d'être dit

[inviteba0a4d6e]

Hello à tous,
Une petite précision , l'ordinateur Personnel existant n'est pas uniquement calqué sur une logique de "0" et "1".

Il existe aussi l'état dit de "Haute Impédance", qui pour se rapprocher de la recherche fondamentale quantique, est le fameux "3ème Bit" de probabilité quand le bit n'est ni 1 ni 0.

Cela méritait d'être dit

Peux-tu développer cet état de "Haute Impédance" stp ? Merci...

[invitee369853d]

L'état haute impédance est un état électrique, et ne peut en aucun cas être considéré comme un état logique.
Dans un état haute impédance noté Z ( niveau haute impédance ), les sorties peuvent être considérées comme électriquement déconnectées, ( circuit ouvert ) du reste de la structure.

Les liaisons de chaque sortie étant coupées du reste de la structure, il ne peut donc transiter aucun signal sur les sorties placées dans cet état.

source