Pour l’ère quantique
Imaginez ce qui arriverait si nous pouvions enlever la pollution de l’atmosphère ou concevoir des médicaments plus efficaces! À la veille de révolutionner la société, les technologies quantiques peuvent nous aider à relever des défis de ce genre. Kristine Boone, doctorante à l’IQC ainsi qu’au Département de physique et d’astronomie, travaille dans ce sens.
Au bout de presque 20 ans de recherches, les premiers ordinateurs quantiques émergent de laboratoires partout dans le monde. On prévoit que leur puissance de traitement sans précédent aura un impact dans des domaines tels que les soins de santé, les transports, les communications et la sécurité numérique.
Stimulée par ces possibilités, Mme Boone a décidé de s’attaquer au talon d’Achille du calcul quantique : les erreurs.
Un ordinateur traditionnel travaille sur de longues chaînes de bits qui codent l’information sous forme de 0 et de 1. Mais l’ordinateur quantique fonctionne différemment. Il fait appel à des bits quantiques — les qubits — qui, grâce à la mécanique quantique, peuvent avoir les valeurs 0 et 1 simultanément. Appelée superposition, cette capacité d’être simultanément dans 2 états se traduit par un potentiel de calcul énorme et permet aux ordinateurs quantiques d’effectuer certains types de calculs plus rapidement. La difficulté : les qubits sont fragiles. Toute imperfection du système peut entraîner des erreurs qui affectent le résultat d’un calcul quantique.
Conscients du besoin immédiat d’avoir un logiciel capable de mesurer, atténuer et corriger les erreurs quantiques, Joseph Emerson, professeur à l’IQC et directeur de thèse de Mme Boone, et le professeur adjoint Joel Wallman ont fondé l’entreprise Quantum Benchmark. Leur mission : faire en sorte que des ordinateurs quantiques puissent résoudre des problèmes concrets.
Les travaux de Kristine Boone portent spécifiquement sur l’étalonnage aléatoire, ensemble de protocoles conçu pour s’assurer que des opérations quantiques sont réellement quantiques. À titre de chercheuse chez Quantum Benchmark, elle conçoit des algorithmes pour tester la qualité d’opérations quantiques, et travaille avec des expérimentateurs au diagnostic d’erreurs et à la mise au point de logiciels personnalisés pour ordinateurs quantiques.
"Si l’on compare l’informatique quantique à la ruée vers l’or, nous fabriquons les pics et les pelles," dit M. Emerson, professeur de mathématiques appliquées. "La puissance et le potentiel de la technologie quantique sont là, et les outils pour en tirer parti évoluent."
La puissance et le potentiel de la technologie quantique sont là, et les outils pour en tirer parti évoluent. — M. Emerson
Un avantage à venir
Même s’il reste de nombreux obstacles technologiques à franchir, un ordinateur quantique ayant des performances authentiquement supérieures à celles des ordinateurs actuels constituerait un point tournant majeur dans la révolution quantique.
"Un ordinateur quantique universel nous permettrait de faire progresser la science beaucoup plus rapidement, dit Mme Boone. Nous n’aurions plus à formuler des hypothèses pour les simulations et nous pourrions nous concentrer sur la résolution de grands problèmes aux répercussions importantes."
Autrefois du domaine de la science-fiction, la réalisation d’un ordinateur quantique universel est pour bientôt, selon Kristine Boone : "La question n’est plus de savoir si, mais plutôt quand, ça va se faire. C’est assez incroyable."
La question n’est plus de savoir si, mais plutôt quand, ça va se faire. C’est assez incroyable. — Boone
