Science de l'information quantique
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L'informatique quantique est un domaine qui combine les principes de la mécanique quantique avec la théorie de l'information pour étudier le traitement, l'analyse et la transmission de l'information. Elle couvre à la fois les aspects théoriques et expérimentaux de la physique quantique, y compris les limites de ce qui peut être réalisé avec l'information quantique . Le terme théorie de l'information quantique est parfois utilisé, mais il n'inclut pas la recherche expérimentale et peut être confondu avec un sous-domaine de l'informatique quantique qui traite du traitement de l'information quantique.
Études scientifiques et d'ingénierie
La téléportation quantique , l'intrication et la fabrication d' ordinateurs quantiques dépendent d'une compréhension globale de la physique et de l'ingénierie quantiques. Google et IBM ont investi massivement dans la recherche sur le matériel informatique quantique, ce qui a permis des progrès significatifs dans la fabrication d'ordinateurs quantiques depuis les années 2010. Actuellement, il est possible de créer un ordinateur quantique avec plus de 100 qubits , mais le taux d'erreur est élevé en raison du manque de matériaux adaptés à la fabrication d'ordinateurs quantiques. [1] Les fermions de Majorana pourraient être un matériau manquant crucial. [2]
Les dispositifs de cryptographie quantique sont désormais disponibles pour une utilisation commerciale. Le bloc-notes à usage unique , un chiffrement utilisé par les espions pendant la guerre froide , utilise une séquence de clés aléatoires pour le chiffrement. Ces clés peuvent être échangées en toute sécurité à l'aide de paires de particules quantiques intriquées, car les principes du théorème de non-clonage et de l'effondrement de la fonction d'onde garantissent l'échange sécurisé des clés aléatoires. Le développement de dispositifs capables de transmettre des particules quantiques intriquées est un objectif scientifique et technique important. [ citation requise ]
Qiskit , Cirq et Q Sharp sont des langages de programmation quantique populaires. Des langages de programmation supplémentaires pour les ordinateurs quantiques sont nécessaires, ainsi qu'une communauté plus large de programmeurs quantiques compétents. À cette fin, des ressources d'apprentissage supplémentaires sont nécessaires, car il existe de nombreuses différences fondamentales dans la programmation quantique qui limitent le nombre de compétences pouvant être transférées à partir de la programmation traditionnelle. [ citation nécessaire ]
Sujets mathématiques connexes
Les algorithmes quantiques et la théorie de la complexité quantique sont deux des sujets de la théorie des algorithmes et de la complexité computationnelle . En 1994, le mathématicien Peter Shor a présenté un algorithme quantique de factorisation en nombres premiers qui, avec un ordinateur quantique contenant 4 000 qubits logiques , pourrait potentiellement casser des chiffrements largement utilisés comme RSA et ECC , ce qui constitue une menace majeure pour la sécurité. Cela a conduit à une augmentation des investissements dans la recherche en informatique quantique et au développement de la cryptographie post-quantique pour préparer l'ère de l'informatique quantique tolérante aux pannes (FTQC). [3]
Voir aussi
- Glossaire de l'informatique quantique
- Théorie de l'information
- Mécanique quantique
- Informatique quantique
- Correction d'erreur quantique
- Théorie de l'information quantique
- Cryptographie quantique et sa généralisation, communication quantique
- La complexité de la communication quantique
- L'intrication quantique , vue d'un point de vue théorique de l'information
- Codage quantique dense
- Téléportation quantique
- Capacité classique assistée par enchevêtrement
- Théorème de non-communication
- Capacité quantique
- Canal de communication quantique
- Complexité de l'arbre de décision quantique
- Chronologie de l'informatique et de la communication quantiques
- Carte de récupération Petz
Références
- ^ Shiba, K., Sakamoto, K., Yamaguchi, K., Malla, DB & Sogabe, T. 2019, Autoencodeur de porte quantique intégré à filtre de convolution, Bibliothèque de l'Université Cornell, arXiv.org, Ithaca.
- ^ Chiu, Ching-Kai ; Teo, Jeffrey CY ; Schnyder, Andreas P. ; Ryu, Shinsei (31 août 2016). « Classification de la matière quantique topologique avec symétries ». Reviews of Modern Physics . 88 (3) : 035005. arXiv : 1505.03535 . Bibcode :2016RvMP...88c5005C. doi : 10.1103/RevModPhys.88.035005 .
- ^ Häner, Thomas; Jaques, Samuel; Naehrig, Michael; Roetteler, Martin; Soeken, Mathias (2020). "Circuits quantiques améliorés pour les logarithmes discrets à courbes elliptiques". Dans Ding, Jintai; Tillich, Jean-Pierre (éd.). Cryptographie post-quantique . Notes de cours en informatique. Cham : Springer International Publishing. pp. 425– 444. arXiv : 2001.09580 . doi :10.1007/978-3-030-44223-1_23. ISBN 978-3-030-44223-1.
- Nielsen, Michael A. ; Chuang, Isaac L. (juin 2012). Quantum Computation and Quantum Information (éd. du 10e anniversaire). Cambridge : Cambridge University Press . ISBN 9780511992773.OCLC 700706156 .
Liens externes
- Quantiki – portail et wiki sur les sciences de l’information quantique.
- Feuille de route européenne ERA-Pilot QIST WP1 sur le traitement et la communication de l'information quantique
- QIIC – Information quantique, Imperial College Londres.
- QIP – Groupe d'information quantique, Université de Leeds. Le groupe d'information quantique de l'Université de Leeds se consacre à la recherche sur un large éventail d'aspects de l'information quantique. Cela va des algorithmes et du calcul quantique aux implémentations physiques du traitement de l'information et aux questions fondamentales de la mécanique quantique. Contient également quelques tutoriels de base pour le public profane.
- Groupe de recherche mathQI sur les mathématiques et l'information quantique.
- CQIST Centre de science et technologie de l'information quantique de l'Université de Californie du Sud
- Centre CQuIC d'information et de contrôle quantiques, comprenant des groupes théoriques et expérimentaux de l'Université du Nouveau-Mexique et de l'Université de l'Arizona.
- Centre CQT pour les technologies quantiques de l'Université nationale de Singapour
- CQC2T Centre de calcul quantique et de technologies de communication
- Groupe de science et technologies quantiques QST@LSU à l'Université d'État de Louisiane