« Au cours des Notons que M. Lazaridis avait déjà fondé le Perimeter


Institute for Theoretical Physics, également situé à Waterloo. Financé par les gouvernements fédéral et ontarien, par l’Uni- versité de Waterloo, ainsi que par des partenaires privés et par M. Lazaridis lui-même, l’IQC a rapidement été fonctionnel. M. Laflamme a été nommé directeur, tandis que Michele Mosca, mathématicien fraîchement diplômé de l’Uni- versité de Waterloo, est devenu directeur adjoint. En 2012, l’établissement s’est installé dans un nouvel immeuble de 285 000 pi2


, construit au coût de 160 M$ et


appelé le Mike & Ophelia Lazaridis Quantum-Nano Centre. Les chercheurs de l’IQC sont les chefs de file au Canada


dans le domaine quantique, mais ils ne sont pas les seuls à s’intéresser activement au monde subatomique. Certaines entreprises mondiales, dont Google et Lockheed Martin, se sont mises de la partie, de même que le Royaume-Uni, l’Union européenne, la Suisse, l’Australie, le Japon et les États-Unis. Selon les renseignements dévoilés par Edward Snowden


l’an dernier, la National Security Agency aurait investi 80 M$ US dans un programme d’informatique quantique appelé Penetrating Hard Targets. Afin de comprendre pourquoi on mise autant sur la création


d’un ordinateur quantique, il convient de faire un bref tour d’horizon du domaine quantique. Dans le monde réel, que les physiciens appellent « monde classique », on sait habituelle- ment où se trouvent les choses et dans quel sens elles se déplacent. Mais quand on y regarde quelques milliards de fois plus près, la réalité n’est plus la même. À l’échelle quantique, une particule peut se trouver à deux


endroits, ou plutôt dans deux états à la fois. On appelle ce phé- nomène « superposition ». Il en va de même des bits utilisés dans les ordinateurs. En informatique classique, un bit peut correspondre à zéro ou à un. Mais un bit quantique, ou « qubit », peut être à la fois zéro et un. Grâce à la superposition, on peut utiliser les qubits pour


effectuer simultanément un nombre immense de calculs. En outre, comme la puissance d’un ordinateur quantique aug- mente exponentiellement en fonction du nombre de qubits en mémoire (deux qubits permettent d’effectuer quatre calculs à la fois; trois en permettent huit; quatre en permettent seize, etc.), elle offre une augmentation exponentielle de la puis- sance de calcul par rapport aux ordinateurs d’aujourd’hui. « Si nous avions un petit ordinateur quantique de 40


à 50 qubits, nous pourrions faire des calculs que ne permet- traient pas tous les ordinateurs classiques de la planète, estime M. Laflamme. Les possibilités sont époustouflantes. » L’une des applications dont on parle le plus souvent relève de


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la cryptographie. Une bonne part de l’information qui circule aujourd’hui sur Internet (achats par carte de crédit, dossiers médicaux et administratifs, etc.) est sécurisée au moyen d’une méthode appelée « codage RSA ». Celle-ci repose sur de simples notions de multiplication et de division. Supposons qu’on prend deux nombres premiers compor-


tant chacun des centaines de chiffres et qu’on les multiplie. L’opération est facile; n’importe quel ordinateur peut calculer le produit. Mais si l’on connaît seulement le produit, il est impossible de procéder à rebours pour trouver les deux fac- teurs premiers; aucun ordinateur ordinaire n’est à la hauteur. Par contre, un ordinateur quantique y arriverait, ce qui ren- drait désuets les codes les plus sûrs d’aujourd’hui. La théorie quantique amène donc certains chercheurs à envisager de nouveaux types de codes qui seraient indéchiffrables. Parmi les autres applications potentielles, on mentionne le dévelop- pement de médicaments, l’imagerie médicale, la gestion de base de données et l’intelligence artificielle. Toutefois, le parcours s’avère long entre la théorie et la pra-


tique. Tout d’abord, on ignore encore quelle forme donner à un qubit. En informatique classique, on choisit habituelle- ment des électrons, ou plutôt les impulsions de milliers d’élec- trons dont chacun porte une charge électrique, et la manipula- tion de groupes d’électrons est assez simple. Les ingénieurs ont conçu des « portes logiques » (petits circuits électroniques) pour manipuler ces groupes d’électrons, ce qui permet de construire des circuits capables de mettre en œuvre des algo- rithmes. Les premières portes logiques utilisaient des tubes à vide, remplacés plus tard par des transistors. Or, les qubits doivent être en état de superposition, ce qui complique gran- dement les choses. Les photons (particules de lumière), les ions (atomes portant une charge électrique) et les supra- conducteurs (des matériaux, habituellement des métaux, sur-refroidis portant des courants électriques sans aucune perte) sont des possibilités envisagées pour les qubits.


dix prochaines années, nous voulons tirer


parti de l'informatique


quantique, la transformer en technologie pour ainsi la commercialiser. »


Paul Orenstein


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