Sciences de l'information quantique

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La science de l'information quantique est un domaine interdisciplinaire qui cherche à comprendre l'analyse, le traitement et la transmission de l'information à l'aide des principes de la mécanique quantique . Il combine l'étude des sciences de l' information avec les effets quantiques en physique. Il comprend des problèmes théoriques dans les modèles informatiques et des sujets plus expérimentaux en physique quantique, y compris ce qui peut et ne peut pas être fait avec des informations quantiques . Le terme théorie de l'information quantique est également utilisé, mais il n'englobe pas la recherche expérimentale et peut être confondu avec un sous-domaine de la science de l'information quantique qui traite du traitement de l'information quantique.

Etudes scientifiques et d'ingénierie

Pour comprendre la téléportation quantique , l'intrication quantique et la fabrication de matériel informatique quantique , il faut une compréhension approfondie de la physique et de l'ingénierie quantiques. Depuis les années 2010, des progrès remarquables ont été réalisés dans la fabrication d'ordinateurs quantiques , des entreprises comme Google et IBM investissant massivement dans la recherche sur le matériel informatique quantique . Aujourd'hui, il est possible de construire un ordinateur quantique avec plus de 100 qubits . Cependant, le taux d'erreur est très important en raison du manque de matériel adapté à la fabrication d'ordinateurs quantiques. Fermions de Majoranapeut être l'un des principaux matériaux manquants (Chiu et al., Rev. Mod. Phys. 88, 2016.) . [ citation nécessaire ]

Des dispositifs de cryptographie quantique ont déjà été commercialisés. Il existe un ancien chiffre appelé un tampon à usage unique largement utilisé par les espions à l' époque de la guerre froide . Il utilise une longue séquence de clés aléatoires. Si deux personnes ont échangé les mêmes clés aléatoires en toute sécurité, il est possible de décrypter un tampon unique uniquement par accident. Cependant, les problèmes d'échange de clés peuvent être résolus en utilisant des paires de particules intriquées quantiques dans l'échange. Les lois de la mécanique quantique telles que le théorème de non-clonage et l'effondrement de la fonction d'onde constituent la base d'un échange sécurisé de clés aléatoires. Par conséquent, la fabrication de dispositifs capables de transporter des particules intriquées quantiques est un objectif scientifique et technique important.

Des langages de programmation pour les ordinateurs quantiques sont également nécessaires. Qiskit , Cirq et Q Sharp sont des langages de programmation quantiques populaires.

Sujets mathématiques connexes

L'algorithme quantique et la théorie de la complexité quantique sont deux des sujets des algorithmes et de la théorie de la complexité computationnelle . En 1994, le mathématicien Peter Shor a publié son algorithme de factorisation premier . Si l'on dispose d'un ordinateur quantique de 4 000 qubits logiques , on peut menacer les chiffrements les plus largement utilisés tels que RSA et ECC en utilisant l'algorithme de Shor . Cela peut entraîner de graves problèmes de sécurité pour de nombreux pays. Par conséquent, son article a déclenché de nombreux investissements dans la recherche en informatique quantique . De nombreux mathématiciens et cryptologues se préparent à entrer dans lel' ère de l'informatique quantique . Voir cryptographie post-quantique .

Voir aussi

Références

  • Nielsen, Michael A. ; Chuang, Isaac L. (juin 2012). Calcul quantique et information quantique (éd. du 10e anniversaire). Cambridge : Presse universitaire de Cambridge . ISBN 9780511992773. OCLC  700706156 .

Liens externes

  • Quantiki - portail et wiki de science de l'information quantique.
  • ERA-Pilot QIST WP1 Feuille de route européenne sur le traitement et la communication de l'information quantique
  • QIIC – Information quantique, Imperial College London.
  • QIP - Groupe d'information quantique, Université de Leeds. Le groupe d'information quantique de l'Université de Leeds est engagé dans la recherche d'un large éventail d'aspects de l'information quantique. Cela va des algorithmes, du calcul quantique, aux implémentations physiques du traitement de l'information et aux problèmes fondamentaux de la mécanique quantique. Contient également quelques tutoriels de base pour le public profane.
  • mathQI Groupe de recherche sur les mathématiques et l'information quantique.
  • Centre CQIST pour la science et la technologie de l'information quantique à l'Université de Californie du Sud
  • CQuIC Center for Quantum Information and Control, comprenant des groupes théoriques et expérimentaux de l'Université du Nouveau-Mexique, Université de l'Arizona.
  • Centre CQT pour les technologies quantiques à l'Université nationale de Singapour
  • Centre CQC2T pour le calcul quantique et les technologies de communication
  • QST @ LSU Groupe des sciences et technologies quantiques de la Louisiana State University