Voir la source de Ordinateur quantique

[[Fichier:Grovers algorithm.svg|vignette|droite|upright=2|Circuit quantique représentant un [[algorithme]] d'un calculateur quantique ([[algorithme de Grover]]). La première ligne représente n [[qubit|qubits]] et la deuxième un [[qubit]], les boîtes représentent des opérations, et le diagramme se lit de gauche à droite correspondant à la chronologie des opérations<ref>https://blogs.msdn.microsoft.com/visualstudio/2018/12/01/qubits-in-qsharp/</ref>.]]

Un '''ordinateur quantique''', '''calculateur quantique''', '''processeur quantique'''<ref>{{lien web |titre=Le processeur quantique Eagle d’IBM de 127 qubits est le plus puissant au monde |url=https://www.phonandroid.com/le-processeur-quantique-eagle-dibm-de-127-qubits-est-le-plus-puissant-au-monde.html |site=PhonAndroid |date=17-11-2021 |consulté le=13-04-2023}}.</ref> ou '''système informatique quantique'''<ref>[https://www.developpez.com/actu/158025/Une-equipe-de-scientifiques-russo-americaine-presente-le-premier-ordinateur-quantique-a-51-qubits-il-depasse-largement-les-prototypes-precedents/ Système informatique quantique], developpez.com.</ref>, utilise les propriétés [[Mécanique quantique|quantiques]] de la [[matière]], telles que la [[Principe de superposition quantique|superposition]] et l'[[Intrication quantique|intrication]], afin d'effectuer des opérations sur des données. À la différence d'un [[Ordinateur|ordinateur classique]] basé sur des [[transistor]]s travaillant sur des données [[Booléen|binaires]] (codées sur des [[bit]]s, valant 0 ou 1), l'ordinateur quantique travaille sur des [[qubit]]s dont l'[[état quantique]] peut posséder plusieurs valeurs, ou plus précisément ''une'' valeur quantique comportant plusieurs ''possibilités simultanées''<ref>{{lien web |titre=Quantum Superposition, Explained Without Woo Woo |url=https://www.youtube.com/watch?v=ZUipVyVOm-Y&t=300s |format=vidéo |site=[[YouTube]] |consulté le=13-04-2023}}.</ref>. 

De petits calculateurs quantiques ont été construits à partir des {{nobr|[[années 1990]]}}. Jusqu'en 2008, la difficulté majeure concerne la réalisation physique de l'élément de base : le [[qubit]]. Le phénomène de [[Décohérence quantique|décohérence]] (perte des effets quantiques en passant à l'échelle [[Microscopique et macroscopique|macroscopique]]) freine le développement des calculateurs quantiques.
Le premier [[processeur]] quantique est créé en 2009 à l'[[université Yale]] : il comporte deux qubits portés chacun par un milliard d'[[Atome|atomes]] d'[[aluminium]] posés sur un support [[Supraconductivité|supraconducteur]].

Ce domaine est soutenu financièrement par plusieurs organisations, entreprises ou gouvernements en raison de l'importance de l'enjeu : au moins un [[algorithme]] conçu pour utiliser un circuit quantique, l'[[algorithme de Shor]], rendrait possible de nombreux [[Combinatoire|calculs combinatoires]]<ref group=alpha>C'est-à-dire en particulier comportant peu d'entrées-sorties par rapport au traitement.</ref> hors de portée d'un [[ordinateur]] classique en l'état actuel des connaissances. La possibilité de casser les méthodes [[chiffrement|cryptographiques]] classiques est souvent mise en avant<ref>{{YouTube |lvTqbM5Dq4Q |Comment l'algorithme de Shor casse les clés quantiques |en}}</ref>. L'algorithme lui-même n'est pas quantique, il est porté par un ordinateur classique, la partie quantique ne concernant que l'[[Unité arithmétique et logique|unité de calcul]].

== Intérêt des ordinateurs quantiques ==
L'empirique [[loi de Moore]] estimait que la taille des [[Transistor|transistors]] approcherait celle de l'[[atome]] à l'horizon 2020. Dès 2015, [[Intel]] s'est heurté à des difficultés inattendues lui faisant retarder de six mois sa série [[Skylake]] gravée en {{nombre|14|nanomètres}}, premier retard constaté sur la célèbre loi<ref>« Avec le recul aujourd'hui, on peut voir qu'en pratique les premières rumeurs de retard du {{nombre|14|nm}} avaient rapidement suivi courant 2013 où Broadwell avait commencé à glisser petit à petit sur les {{lang|en|roadmaps}}. [http://www.hardware.fr/articles/940-1/intel-core-i7-6700k-i5-6600k-z170-skylake-test.html En {{date-|octobre 2013}}, Intel parlait officiellement d'un retard d'un trimestre blâmant les difficultés de production du {{nombre|14|nm}}] », hardware.fr.</ref>. Sous les {{nombre|8|nanomètres}}, des effets quantiques étaient censés perturber le fonctionnement des [[Composant électronique|composants électroniques]]{{sfn|Coisne|2006|texte=Coisne {{et al}} 2006|p=32}}, bien que des circuits présentés comme de {{nombre|7|nanomètres}} soient annoncés chez des concurrents d'Intel en 2020<ref>{{lien web |titre=AMD : pourquoi le passage au 7 nm de ses processeurs mobiles Ryzen 4000 pourrait tout changer |url=https://www.01net.com/actualites/amd-pourquoi-le-passage-au-7-nm-de-ses-processeurs-mobiles-ryzen-4000pourrait-tout-changer-1841219.html |site=01net |éditeur=01net |consulté le=17-09-2020}}.</ref>.

La construction (éventuelle) de grands calculateurs quantiques (plus de {{nobr|300 qubits}}) permettrait selon [[David Deutsch]]{{sfn|Deutsch|1997|p=194}} de faire certains calculs plus vite qu'un ordinateur classique qui serait aussi grand que l’[[Univers observable]] lui-même<ref group=alpha>Cela ne signifierait pas qu'un ordinateur quantique de {{nobr|300 qubits}} puisse simuler notre univers. Cela signifie que même de toutes petites portions de notre univers ne peuvent pas être simulées par un ordinateur classique.</ref>.

Les calculateurs quantiques demandent des techniques de calcul différentes de [[Programmation informatique|programmation]], mais utilisent beaucoup l'[[algèbre linéaire]] classique pour conditionner et traiter simultanément des ensembles de données liées<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Sergei|nom1=Kurgalin|prénom2=Sergei|nom2=Borzunov|titre=Concise Guide to Quantum Computing|périodique=Texts in Computer Science|date=2021|issn=1868-0941|issn2=1868-095X|doi=10.1007/978-3-030-65052-0|lire en ligne=https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-65052-0|consulté le=2024-01-08}}</ref> , plus un petit ordinateur classique externe juste pour enchaîner les opérations<ref>[https://www.youtube.com/watch?v=FRZQ-efABeQ How Shor's Algorithm Factors 314191] {{en}}</ref>.

Que la réalisation de calculateurs quantiques de taille intéressante soit possible ou non à terme, leur premier avenir commercial ne serait probablement pas dans des applications grand public : le calcul quantique ne sait traiter que peu d’entrées et peu de sorties, avec autant de complexité que souhaité. Il se prête donc [[a priori et a posteriori|{{lang|la|a priori}}]] très bien aux calculs dont la complexité réside dans la [[combinatoire]]. On trouve ces problèmes dans l’[[Théorie de l'ordonnancement|ordonnancement]] et les autres calculs de [[recherche opérationnelle]], en [[bio-informatique]], et bien entendu en [[cryptographie]]. Le faible volume des [[Entrée-sortie|entrées-sorties]] par rapport à celui du traitement rend par ailleurs possible et même indiqué leur usage à distance à travers le réseau [[Internet]]<ref>''[https://www.lemagit.fr/definition/Ordinateur-Quantique-as-a-Service-QaaS Quantum as a service]''</ref>. Certains sont ainsi mis à disposition de chercheurs via la société [[Amazon]]<ref>[https://www.theverge.com/2019/12/2/20992602/amazon-is-now-offering-quantum-computing-as-a-service Amazon is now offering quantum computing as a service] {{en}}</ref>.

La [[combinatoire]] constitue le domaine d'application privilégié des futurs processeurs de calcul quantique. Ainsi il peut être très difficile de trouver tous les [[Décomposition en produit de facteurs premiers|facteurs premiers]] d’un grand nombre (par exemple de {{nombre|1000|chiffres}}). Ce problème de [[décomposition en produit de facteurs premiers|factorisation]] est difficile pour un ordinateur ordinaire à cause de l’[[explosion combinatoire]]. Un circuit de calcul quantique pourrait résoudre ce problème en un temps [[Polynôme|polynomial]], c’est-à-dire que pour l’ordinateur quantique, la difficulté augmenterait polynomialement au lieu d’augmenter exponentiellement.

Une analogie possible est de se représenter un calculateur quantique comme un processeur [[Single instruction multiple data|SIMD]] ([[carte graphique]], par exemple) dont le nombre de [[pipeline (architecture des processeurs)|pipelines]] serait <math> 2^N</math> fois le nombre ''N'' de qubits. L’analogie s’arrête là, un calculateur quantique ne pouvant fournir qu’un bit de résultat à la fois (l’état quantique étant détruit par l’observation), après quoi le calcul doit être recommencé pour demander le bit suivant. Un résultat de taille <math> 2^N</math> ne demande donc qu'un temps en O(N log(N)), ce qui est considérablement plus rapide que de la combinatoire classique à mesure que la valeur de N devient grande, même si ce n'est que de l'ordre du milliard. De même que l'on parle d'APU pour un processeur parallèle comme une [[carte graphique]], on voit apparaître depuis 2021 la notion de QPU pour désigner un processeur quantique.

=== Cryptographie ===
La [[cryptanalyse]] sera bien plus rapide que faite par un [[ordinateur]] classique, car augmentant de façon [[linéarité|linéaire]] (en ''N'') avec la taille ''N'' de la clé, et non de façon exponentielle (en 2<sup>''N''</sup>, par exemple) comme avec des [[Attaque par force brute|méthodes de force brute]], séquentielles ou même massivement parallélisées avec [[Compute Unified Device Architecture|CUDA]], voire des calculateurs très spécialisés. En effet, pour casser un chiffrement basé sur l'utilisation des nombres premiers, les ordinateurs actuels, même parallélisés, doivent résoudre ce problème dans un temps de calcul qui augmente exponentiellement avec la longueur de la clef. Ce caractère exponentiel s'évanouit dès qu'on passe de la base binaire (système actuel avec les bits) à une base de taille arbitraire et élevée grâce au qubit.

Les grandes capacités de factorisation permettraient ainsi à un calculateur quantique de casser de nombreux systèmes cryptographiques actuels, dont la plupart des méthodes de chiffrement asymétriques : [[Chiffrement RSA|RSA]], [[Cryptosystème de ElGamal|ElGamal]] ou [[Échange de clés Diffie-Hellman|Diffie-Hellman]]. Ces algorithmes sont utilisés pour protéger des pages Web, des messages électroniques, et beaucoup d’autres [[Type (informatique)|types de données]]. Casser ces protections donnerait un « pouvoir » majeur à l’organisation ou au pays qui y parviendrait. Ce serait une sorte de réédition de l’exploit réalisé pour casser les codes [[Enigma (machine)|Enigma]].

Sécuriser un algorithme tel que [[Chiffrement RSA|RSA]] implique d'augmenter la taille de la clé, en suivant l'évolution des technologies permettant de casser des clés toujours plus longues. mais ceci ralentit le codage et la circulation des messages. Cette clé doit être plus grande que le plus grand des circuits de calcul quantique existants. Or la taille des moyens de calcul dont dispose par exemple la {{lang|en|[[National Security Agency]]}} ne sera évidemment jamais rendue publique. La conséquence en est que les pays ou organismes voulant se protéger verront augmenter ''de plusieurs ordres de grandeur'' le coût et le délai de leurs communications, sans même jamais savoir si cela sert à quelque chose, et au prix d’une lourde réorganisation des communications, de leur coût, et de leur commodité.

Des moyens de [[chiffrement]] quantique existent déjà, et ne demandent pas de calculateur quantique. Leur utilisation est simplement plus complexe qu’un chiffrement standard ; ils rendent toute interception de message immédiatement détectable par altération de l'état quantique de celui-ci<ref group="alpha">Voir « [[Impossibilité du clonage quantique]] ».</ref>.

Des chercheurs comme Adeline Roux-Langlois et le cryptologue Benjamin Wesolowski (Unité de mathématiques pures et appliquées ([[Centre national de la recherche scientifique|CNRS]]/[[École normale supérieure de Lyon|ENS de Lyon]]) travaillent, respectivement, à une  cryptographie post-quantique (qui fait l'objet d'un concours international annuel organisé par le [[National Institute of Standards and Technology]]) et à la création de cryptographies plus résistantes aux capacités attendues des futurs ordinateur quantique.

==== Cryptographie quantique ====
{{Article détaillé|Cryptographie quantique|}}
Si les transmissions quantiques se généralisaient dans l’avenir, elles pourraient assurer une confidentialité totale{{sfn|Lloyd|2010}}. On ne peut en effet pas réaliser une copie exacte de l'état intriqué d'un qubit : cette règle est connue sous le nom de [[Impossibilité du clonage quantique|théorème de non-clonage]]{{sfn|Lloyd|2010}}. Si un nœud intermédiaire essaie de copier une requête quantique, il la perturbera nécessairement{{sfn|Lloyd|2010}}. L'émetteur de la requête pourra détecter l'existence éventuelle de cette perturbation{{sfn|Lloyd|2010}}. Cette question pose toutefois aussi celle de la faisabilité de répéteurs.

=== Intelligence artificielle ===
La résolution de tâches telles que la [[vision par ordinateur]] avec reconnaissance de formes d'objets complexes a fait un pas de plus en 2016-2017. Des universitaires de Californie ont appris à un ordinateur [[D-Wave]] 2X (processeur à {{nombre|1152|qubits}})  à reconnaître des arbres à partir de centaines d'images satellites de la Californie, avec ''{{lang|la|in fine}}'' des résultats corrects à 90 %, soit un peu plus précis qu'avec un ordinateur classique<ref>{{en}} Jane C. Hu (2017) [http://www.sciencemag.org/news/2017/03/quantum-computer-learns-see-trees {{lang|en|Quantum computer learns to ‘see’ trees}}] Science Mag, 8 mars.</ref>.

=== Simulation de physique quantique et de physique des particules ===
Des circuits quantiques sont déjà utilisés pour des simulations de mécanique quantique et de physique des particules<ref>{{Article|langue=en |auteur1= |prénom1=Davide |nom1=Castelvecchi |titre=Quantum computer makes first high-energy physics simulation |périodique=Nature |année=2016 |doi=10.1038/nature.2016.20136 |lire en ligne=https://www.nature.com/news/quantum-computer-makes-first-high-energy-physics-simulation-1.20136 |consulté le=2017-12-21 |pages=}}.</ref>, fonction pour laquelle [[Richard Feynman]] les avait imaginés au départ. Ils y sont très utiles, car les calculs quantiques deviennent complexes dès qu’on sort de quelques cas triviaux.

=== Prévisions financières ===
Les calculateurs quantiques sont envisagés pour étudier la nature [[Stochastique (analyse technique)|stochastique]] des [[Marché financier|marchés financiers]] et construire de nouveaux modèles de prévisions. {{pas clair |Ces nouveaux outils permettraient d'évaluer la distribution de résultats dans un très grand nombre de scénarios générés au hasard<ref>{{Article|langue=en-US |titre=How Quantum Computing Can Make Finance More Scientific |périodique={{lang|en|Singularity Hub}} |date=2016-06-13 |lire en ligne=https://singularityhub.com/2016/06/13/how-quantum-computing-can-make-finance-more-scientific/ |consulté le=2017-12-21}}.</ref>.}}

=== Prévisions météorologiques ===
[[Hartmut Neven]] de Google note que les ordinateurs quantiques pourraient aider à construire de meilleurs modèles climatiques<ref>{{Article|langue=en-US |titre=6 Things Quantum Computers Will Be Incredibly Useful For |périodique={{lang|en|Singularity Hub}} |date=2017-06-25 |lire en ligne=https://singularityhub.com/2017/06/25/6-things-quantum-computers-will-be-incredibly-useful-for/ |consulté le=2017-12-21}}.</ref>. Le service météorologique national du [[Royaume-Uni]] a déjà commencé à investir dans ces nouvelles technologies<ref>{{Article|langue=en-US |titre=Novel Architectures on the Far Horizon for Weather Prediction |périodique={{lang|en|The Next Platform}} |date=2016-06-28 |lire en ligne=https://www.nextplatform.com/2016/06/28/novel-architectures-far-horizon-weather-prediction/ |consulté le=2017-12-21}}.</ref>.

=== Autres algorithmes ===
L'[[algorithme de Grover]] procède ainsi. Au lieu de parcourir tous les éléments d’une liste pour trouver celui qui répond le mieux à un critère (par exemple : recherche d’une personne dans l’annuaire pour trouver son numéro de téléphone), cet algorithme utilise des {{évasif |propriétés de superposition pour que la recherche se fasse de façon globale.}} Les résultats devraient être en <math>\mathrm O(\sqrt{N})</math>, ''N'' étant le nombre de fiches (et O représentant la [[comparaison asymptotique]]), soit mieux qu’une base de données classique non optimisée, sous réserve de disposer d’un registre quantique de taille suffisante pour les calculs.

En 2009, Harrow, Hassidim et Lloyd<ref>{{Article|langue=en |prénom1=Aram W. |nom1=Harrow |auteur2=Avinatan Hassidim |auteur3=Seth Lloyd |titre=Quantum algorithm for linear systems of equations |périodique={{lang|en|[[Physical Review Letters]]}} |volume=15 |numéro=103 |date=30-09-2009 |issn=0031-9007 |lire en ligne=https://arxiv.org/pdf/0811.3171v3.pdf |format=pdf |doi=10.1103/PhysRevLett.103.150502}}.</ref> proposent un algorithme de {{Lien|trad=Quantum_algorithm_for_linear_systems_of_equations|fr=Algorithme quantique pour systèmes d'équations linéaires|texte=résolution}} de systèmes linéaires avec un gain exponentiel. En {{date-|décembre 2015}}, [[Google]] annonce avoir implémenté sur une machine [[D-Wave]] l'algorithme du {{Lien|langue=en|trad=Quantum annealing|fr=recuit simulé quantique}} proposé en 1994 par Finilla, Gomez, Sebenik et Doll<ref>{{Article|langue=anglais |auteur1=Finila |titre=Quantum annealing: A new method for minimizing multidimensional functions |périodique=Chem. Phys. Lett. 219, 343 |année=1994 |lire en ligne= |pages=}}.</ref>. L'implémentation faite est cent millions de fois plus rapide qu'une implémentation de [[recuit simulé]] standard<ref>{{Lien web|langue=Anglais |titre=When can Quantum Annealing win? |url=https://research.googleblog.com/2015/12/when-can-quantum-annealing-win.html |site=research.googleblog.com |date=8 décembre 2015 }}.</ref>. En décembre 2024, Google annonce dans ''[[Nature (revue)|Nature]]'' la réalisation d'un ordinateur quantique de {{nobr|105 qubits}}, qui réalise en moins de cinq minutes un calcul qui prendrait dix [[septillion]]s d'années ({{unité|e43 ans}}) sur les supercalculateurs actuels les plus puissants<ref>{{Article| langue=fr| titre=Percée de Google en informatique quantique| périodique=[[Courrier international]]| numéro=1781| date=19 décembre 2024-8 janvier 2025| pages=68}}.</ref>.

En résumé, des circuits de calcul quantique apporteraient un plus aux ordinateurs classiques dans plusieurs types d’applications :
* [[décomposition en produit de facteurs premiers]] ;
* calcul de [[logarithme discret]] ;
* simulation de physique quantique ;
* résolution de systèmes linéaires ;
* minimisation de fonction ;
* recherche dans une base de données.

== Contraintes techniques ==
{{…}}
Les ordinateurs quantiques sont très vulnérables aux erreurs sur les qubits, ce qui nécessite des [[Code correcteur|codes correcteurs]] très sophistiqués ; les [[Rayonnement cosmique|rayons cosmiques]] semblent suffisants pour créer une quantité d'erreurs telle qu'il soit impossible de toutes les corriger ce qui pourrait rendre nécessaire un important blindage pour protéger les machines<ref>{{Article|langue = anglais|titre = Correlated charge noise and relaxation errors in superconducting qubits|périodique = [[Nature (revue)|Nature]]|date = 16 juin 2021|volume = 594|lire en ligne = https://www.nature.com/articles/s41586-021-03557-5|doi = https://doi.org/10.1038/s41586-021-03557-5|et al. = oui|auteur1 = C. D. Wilen|auteur2 = S. Abdullah|auteur3 = N. A. Kurinsky|auteur4= C. Stanford}}.</ref>.

Pour quantifier le nombre de qbits réellement utilisables, IBM a développé la notion de ''volume quantique'' qui dépend de la topologie du circuit. La racine carrée de ce volume quantique correspond au nombre de qubits effectivement utilisables de façon fiable. IBM annonçant son intention de doubler ce volume tous les ans, cela correspond à 41,4% d'augmentation du nombre de qubits utiles par an<ref>{{lien web |langue=en |titre=What Is Quantum Volume, Anyway? - Qiskit - Medium |url=https://medium.com/qiskit/what-is-quantum-volume-anyway-a4dff801c36f |site=medium.com |périodique=Qiskit |date=20-08-2020 |consulté le=13-04-2023}}.</ref>.

== Historique ==
À la suite des travaux de [[Rolf Landauer]]<ref>{{Article |prénom1=R. |nom1=Landauer |titre=Irreversibility and Heat Generation in the Computing Process |périodique=IBM Journal of Research and Development |volume=5 |numéro=3 |date=1961-07 |issn=0018-8646 |issn2=0018-8646 |doi=10.1147/rd.53.0183 |lire en ligne=http://ieeexplore.ieee.org/document/5392446/ |consulté le=2020-09-20 |pages=183–191 }}</ref> sur la [[Calcul réversible|réversibilité]] logique et physique du processus de calcul, [[Charles H. Bennett|Charles Bennett]]<ref>{{Article |prénom1=C. H. |nom1=Bennett |titre=Logical Reversibility of Computation |périodique=IBM Journal of Research and Development |volume=17 |numéro=6 |date=1973-11 |issn=0018-8646 |issn2=0018-8646 |doi=10.1147/rd.176.0525 |lire en ligne=http://ieeexplore.ieee.org/document/5391327/ |consulté le=2020-09-20 |pages=525–532 }}</ref> d'une part, [[Edward Fredkin]]<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Edward |nom1=Fredkin |prénom2=Tommaso |nom2=Toffoli |titre=Conservative logic |périodique=International Journal of Theoretical Physics |volume=21 |numéro=3 |date=1982-04-01 |issn=1572-9575 |doi=10.1007/BF01857727 |lire en ligne=https://doi.org/10.1007/BF01857727 |consulté le=2020-09-20 |pages=219–253 }}</ref> et [[Tommaso Toffoli]] de l'autre, présentent{{quand}} indépendamment des modèles d'ordinateurs qui prouvent la faisabilité pratique de tels calculs. La réversibilité logique correspond ici à la possibilité de défaire une à une les [[Algèbre de Boole (logique)|opérations logiques]] effectuées en appliquant l'instruction inverse, tandis que la réversibilité physique implique l'absence de dissipation d'énergie, donc l'absence d'opération visant à effacer une information ([[principe de Landauer]]).

Or, les lois fondamentales de la physique étant réversibles (le remplacement du temps <math>t</math> par son opposé <math>-t</math> ne change pas substantiellement la forme des équations), le rapprochement entre théorie quantique et proccessus de calcul est acté par Paul Benioff<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Paul |nom1=Benioff |titre=The computer as a physical system: A microscopic quantum mechanical Hamiltonian model of computers as represented by Turing machines |périodique=Journal of Statistical Physics |volume=22 |numéro=5 |date=1980-05 |issn=0022-4715 |issn2=1572-9613 |doi=10.1007/BF01011339 |lire en ligne=http://link.springer.com/10.1007/BF01011339 |consulté le=2020-09-20 |pages=563–591 }}</ref> en 1980 lorsqu'il décrit un ordinateur à partir des concepts quantiques, notamment de l'[[opérateur hamiltonien]]. En Russie, [[Yuri Manin]] fait une proposition semblable mais non relayée alors en occident faute d'être traduite.

En 1981, Rolf Landauer, Edward Fredkin et Tommaso Toffoli organisent la première Conférence sur la Physique du Calcul à la Endicott House du MIT<ref>{{Lien web |langue=en-US |prénom=MIT Endicott |nom=House |titre=The Physics of Computation Conference |url=https://mitendicotthouse.org/physics-computation-conference/ |site=MIT Endicott House |date=2018-03-21 |consulté le=2020-09-20}}.</ref>, qui réunit une quarantaine de physiciens, informaticiens, ingénieurs ou curieux. [[Richard Feynman]] y prononce un discours<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Richard P. |nom1=Feynman |titre=Simulating physics with computers |périodique=International Journal of Theoretical Physics |volume=21 |numéro=6 |date=1982-06-01 |issn=1572-9575 |doi=10.1007/BF02650179 |lire en ligne=https://doi.org/10.1007/BF02650179 |consulté le=2020-09-20 |pages=467–488 }}</ref> centré sur l'idée de simuler exactement la mécanique quantique, tâche impossible pour les ordinateurs classiques. Il est bientôt suivi par [[David Albert]]<ref>{{Article |langue=en |prénom1=David Z. |nom1=Albert |titre=On quantum-mechanical automata |périodique=Physics Letters A |volume=98 |numéro=5 |date=1983-10-24 |issn=0375-9601 |doi=10.1016/0375-9601(83)90863-0 |lire en ligne=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0375960183908630 |consulté le=2020-09-20 |pages=249–252 }}</ref>.

De son côté, [[David Deutsch]], imagine en 1979 un calculateur basé sur la mécanique quantique, dans le but de tester la théorie des [[Théorie d'Everett|univers multiples]] de [[Hugh Everett]]. Son article<ref>{{Article |langue=en |prénom1=David |nom1=Deutsch |titre=Quantum theory as a universal physical theory |périodique=International Journal of Theoretical Physics |volume=24 |numéro=1 |date=1985-01-01 |issn=1572-9575 |doi=10.1007/BF00670071 |lire en ligne=https://doi.org/10.1007/BF00670071 |consulté le=2020-09-20 |pages=1–41 }}</ref> n'est toutefois publié qu'en 1985, avant un second texte<ref>{{Article |langue=en |titre=Quantum theory, the Church–Turing principle and the universal quantum computer |périodique=Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences |volume=400 |numéro=1818 |date=1985-07-08 |issn=2053-9169 |doi=10.1098/rspa.1985.0070 |lire en ligne=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.1985.0070 |consulté le=2020-09-20 |pages=97–117 }}</ref> dans lequel Deutsch énonce un problème pour lequel le parallélisme quantique assurerait une résolution certaine et plus rapide qu'un ordinateur classique. En 1992, David Deutsch et [[Richard Jozsa]] écrivent l'[[Algorithme de Deutsch-Jozsa|algorithme éponyme]] en réponse à ce problème<ref>{{Article |langue=en |titre=Rapid solution of problems by quantum computation |périodique=Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical and Physical Sciences |volume=439 |numéro=1907 |date=1992-12-08 |issn=0962-8444 |issn2=2053-9177 |doi=10.1098/rspa.1992.0167 |lire en ligne=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.1992.0167 |consulté le=2020-09-20 |pages=553–558 }}</ref>.

L’idée de Feynman était : « Au lieu de nous plaindre que la simulation des phénomènes quantiques demande des puissances énormes à nos ordinateurs actuels, utilisons la puissance de calcul des phénomènes quantiques pour dépasser nos ordinateurs actuels ».

Jusqu'au milieu des années 1990, les physiciens sont partagés quant à la possibilité d'une réalisation pratique<ref>{{Chapitre|langue=en|prénom1=Rolf|nom1=Landauer|titre chapitre=Is Quantum Mechanics Useful?|titre ouvrage=Ultimate Limits of Fabrication and Measurement|éditeur=Springer Netherlands|collection=NATO ASI Series|date=1995|isbn=978-94-011-0041-0|doi=10.1007/978-94-011-0041-0_33|lire en ligne=https://doi.org/10.1007/978-94-011-0041-0_33|consulté le=2020-09-20|passage=237–240}}</ref>, en partie à cause du phénomène d'interaction du système quantique avec son environnement, qui provoque la décohérence et la perte de tout ou partie de l'information calculée.

Mais :
* en 1994, [[Peter Shor]], chercheur chez [[American Telephone & Telegraph|AT&T]], montre qu’il est possible de factoriser des grands nombres dans un temps raisonnable à l’aide d’un calculateur quantique<ref>{{Article |prénom1=P.W. |nom1=Shor |titre=Algorithms for quantum computation: discrete logarithms and factoring |périodique=Proceedings 35th Annual Symposium on Foundations of Computer Science |éditeur=IEEE Comput. Soc. Press |date=1994 |isbn=978-0-8186-6580-6 |doi=10.1109/SFCS.1994.365700 |lire en ligne=http://ieeexplore.ieee.org/document/365700/ |consulté le=2020-09-20 |pages=124–134 }}</ref>. Cette découverte débloque brusquement des crédits. Shor propose l'année suivante l'un des premiers codes de correction d'erreur adapté aux systèmes quantiques<ref>{{Article |prénom1=Peter W. |nom1=Shor |titre=Scheme for reducing decoherence in quantum computer memory |périodique=Physical Review A |volume=52 |numéro=4 |date=1995-10-01 |doi=10.1103/PhysRevA.52.R2493 |lire en ligne=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.52.R2493 |consulté le=2020-09-20 |pages=R2493–R2496 }}</ref> ;
* en 1996, [[Lov Grover]]<ref>{{Lien web|url=http://cryptome.info/qc-grover.htm|titre= Quantum Computing|sous-titre=How the weird logic of the subatomic world could make it possible for machines to calculate millions of times faster than they do today|auteur1=Lov K. Grover|consulté le=25 décembre 2008|langue=en|année=1999}}.</ref>, invente un algorithme utilisant un circuit (théorique) de calcul quantique qui permet de trouver une entrée dans une base de données non triée en <math>\mathrm O(\sqrt{N})</math><ref group=alpha>Voir [[Théorie de la complexité (informatique théorique)|Complexité algorithmique]].</ref> ;
* en 1998, IBM est le premier à présenter un calculateur quantique de 2 qubits ;
* en 1999, l’équipe d’IBM utilise l’algorithme de Grover sur un calculateur de 3 qubits, puis bat ce record l’année suivante avec un calculateur de 5 qubits ;
* en 2001, le [[Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives|CEA]] a mis au point une puce en [[silicium]] utilisant trois nanojonctions [[Effet Josephson|Josephson]] appelée le quantronium : deux jonctions servent de qubit, la troisième sert d'instrument de mesure. Pour les qubits, ces circuits électroniques contiennent des états de spin dans des boites quantiques semi-conductrices. À long terme, ces systèmes « solides » offrent des perspectives intéressantes d'intégration à grande échelle{{sfn|Coisne|2006|texte=Coisne {{et al}} 2006|p=41}} ;
* le {{date-|19|décembre|2001}}, IBM crée un calculateur quantique de 7 qubits et factorise le nombre 15<ref>{{Article|langue=en|titre=Experimental realization of Shor’s quantum factoring algorithm using nuclear magnetic resonance|prénom1=Lieven M. K.|nom1= Vandersypen|auteur2=Matthias Steffen|auteur3=Gregory Breyta|prénom4=Costantino S.|nom4=Yannoni|prénom5=Mark H.|nom5=Sherwood|prénom6=Isaac L.|nom6=Chuang|périodique=Nature|volume=414|jour=20|mois =décembre|année=2001|lire en ligne=https://cryptome.org/shor-nature.pdf|format=pdf}}.</ref> grâce à l’[[algorithme de Shor]]. Ces calculateurs à 7 qubits sont bâtis autour de molécules de [[chloroforme]] et leur durée de vie utile ne dépasse pas quelques minutes. On parle par dérision de ''wetware'' ;
* en 2006, [[Seth Lloyd]], professeur au [[Massachusetts Institute of Technology]] (MIT), pionnier du calcul quantique et auteur du livre ''Programming the Universe'', mentionne dans le numéro d’août 2006 de la revue ''[[MIT Technology Review|Technology Review]]'' ({{p.|24}}) l’existence de calculateurs quantiques à 12 qubits<ref>{{lien web|url=https://www.technologyreview.com/read_article.aspx?id=17091&ch=infotech|titre=Q&A|sous-titre=Seth Lloyd|langue=en|auteur1=Jason Pontin|date=01 07 2006}}.</ref> ;
* en avril 2006 l’Institut de traitement de l’information quantique de l’[[Université d'Ulm|université d’Ulm]] en Allemagne présente la première [[Circuit intégré|micropuce]] européenne linéaire tridimensionnelle qui piège plusieurs atomes ionisés Ca+ de manière isolée ;
*le 13 février 2007, la société D-Wave annonce officiellement avoir réalisé un ordinateur quantique à base solide de 16 qubits ;
* le 14 décembre 2007, l’[[université du Queensland]] annonce travailler sur des circuits quantiques optiques<ref>{{lien web|url=http://www.zdnet.com/article/light-based-quantum-circuit-does-basic-maths/|titre=Light-based quantum circuit does basic maths|langue=en|auteur1=Alex Serpo|site=ZDnet|date=13 12 2007}}.</ref> ;
* en avril 2008, un article publié dans ''[[Scientific American]]'' fait état d’une avancée<ref>[http://www.sciam.com/article.cfm?id=quarter-electrons-may-enable-quantum-computer ''Scientific American'', {{date-|21 avril 2008}}] : Quarter Electrons May Enable Exotic Quantum Computer.</ref> vers un calculateur quantique utilisant l’[[effet Hall quantique fractionnaire]] ;
* en 2009, des chercheurs de l’[[université Yale]] créent le premier processeur quantique rudimentaire [[transistor]]isé de 2 qubits, capable d’exécuter des algorithmes élémentaires<ref>{{lien web|url=http://news.yale.edu/2009/06/28/scientists-create-first-electronic-quantum-processor|titre=Scientists Create First Electronic Quantum Processor|langue=en|date=28 juin 2009|prénom1=Suzanne Taylor|nom1=Muzzin|consulté le=27 octobre 2016}}.</ref> ;
*le 14 avril 2009, la société D-Wave annonce une puce quantique de 128 qubits<ref>{{Lien web|nom1=Judge|prénom1=Peter|titre=Quantum computer to debut next week|url=https://www.techworld.com/news/tech-innovation/quantum-computer-to-debut-next-week-7972/|site=Techworld|consulté le=2019-02-28|brisé le = 2024-02-10}}.</ref>
* le 28 juin 2009, la revue ''[[Nature (revue)|Nature]]'' rend compte de la réalisation par une équipe de l’[[université Yale]] d’un circuit de calcul quantique solide pouvant être utilisé à terme dans un calculateur quantique<ref>{{en}} Katharine Sanderson, [http://www.nature.com/news/2009/090628/full/news.2009.603.html « Spooky computers closer to reality »], ''[[Nature (revue)|Nature]]'', juin 2009.</ref>. Chacun des deux qubits qui le composent est constitué de plus d’un milliard d’[[atome]]s d’[[aluminium]] mais ces deux qubits agissent comme un seul qui pourrait occuper deux états d’énergie différents<ref>{{en}} [http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/pdf/nature08121.pdf Demonstration of two-qubit algorithms with a superconducting quantum processor].</ref> ;
* en 2010, une équipe de l’[[université de Bristol]] crée un processeur quantique optique, en [[silicium]], capable d’exécuter l’[[algorithme de Shor]]<ref>{{article|langue=en|titre=Shor’s Quantum Factoring Algorithm on a Photonic Chip|auteur1=Alberto Politi|prénom2=Jonathan C. F.|nom2=Matthews|prénom3=Jeremy L.|nom3=O’Brien|périodique=Science|date= 04 09 2009|volume=325|numéro=5945|page=1221|doi=10.1126/science.1173731}}.</ref>{{,}}<ref>{{lien web|langue=en|url=https://www.newscientist.com/article/dn17736-code-breaking-quantum-algorithm-run-on-a-silicon-chip/|titre=Code-breaking quantum algorithm run on a silicon chip|auteur1=Colin Barras|date=4 09 2009}}.</ref> ;
* le {{date-|3|mars|2011}}, des physiciens de l'[[université de Sherbrooke]] trouvent un nouvel algorithme quantique important<ref>{{lien web|url=https://www.usherbrooke.ca/medias/communiques/communiques-details/c/14718/|titre=Simuler la nature comme jamais auparavant|langue=fr|auteur1=David Poulin|date=3 3 2011|brisé le = 2024-02-10}}.</ref>. En 2011, le dispositif le plus complexe a été mis au point à l'[[université d'Innsbruck]] et comporte 14 qubits<ref>{{lien web|url=https://www.lemonde.fr/sciences/article/2012/03/02/un-calculateur-pas-encore-prodige_1647717_1650684.html|titre=Un calculateur pas encore prodige|langue=fr|auteur1=Denis Delbecq|site=[[le Monde]]|date=02 03 2012}}.</ref> ;
* en 2011, la société D-Wave annonce la première commercialisation d'ordinateur quantique le "D-Wave One". Le 25 mai 2011, la société Lockheed Martin achète le premier "D-Wave One", puis ce sera la NASA.
* en 2012, Enrique Martín-López, Anthony Laing, Thomas Lawson, Roberto Alvarez, Xiao-Qi Zhou et Jeremy L. O'Brien de l’[[université de Bristol]] créent un dispositif quantique optique, capable de factoriser le nombre 21 en exécutant l’[[algorithme de Shor]]<ref>{{article|langue=en|titre=Experimental realization of Shor’s quantum factoring algorithm using qubit recycling|auteur1=Enrique Martín-López|auteur2=Anthony Laing|auteur3=Thomas Lawson|auteur4=Roberto Alvarez|auteur5=Xiao-Qi Zhou|auteur6=Jeremy L. O’Brien|périodique=Nature Photonics|numéro=6|année=2012|doi=10.1038/nphoton.2012.259|pages=773–776}}.</ref> ;
* en mai 2013, [[Google]] lance le ''[[Quantum Artificial Intelligence Lab]]'', hébergé par le [[Ames Research Center|Centre de recherche Ames]] de la NASA, avec un ordinateur quantique [[D-Wave]] 512 qubits. L'USRA (''[[Universities Space Research Association]]'') invite alors les chercheurs à participer au projet et à étudier l'informatique quantique notamment pour l'apprentissage machine<ref>{{Article|langue=en-US|auteur1=|titre=Launching the Quantum Artificial Intelligence Lab|périodique=Research Blog|date=2013|lire en ligne=http://googleresearch.blogspot.co.uk/2013/05/launching-quantum-artificial.html|consulté le=2017-04-05|pages=}}.</ref> ;

=== 2014 ===
* en janvier 2014, le ''Washington Post'' révèle, sur la base de documents fournis par [[Edward Snowden]], que la [[National Security Agency|NSA]] possède un programme de recherche de {{nombre|79.7|millions}} de dollars (intitulé « ''[[Penetrating Hard Targets]]'' ») dont le but est de développer un ordinateur quantique, qui lui permettrait dans le principe d'espionner en toute transparence les communications chiffrées des entreprises comme des États. Toutefois il semble peu probable que la technique nécessaire soit au point, ou en passe de l'être<ref name="washingtonpost20140102">{{article |prénom1=Barton |nom1=Gellman |prénom2=Steven |nom2=Rich |lien auteur1=Barton Gellman |url texte=https://www.washingtonpost.com/world/national-security/nsa-seeks-to-build-quantum-computer-that-could-crack-most-types-of-encryption/2014/01/02/8fff297e-7195-11e3-8def-a33011492df2_story.html |titre=NSA seeks to build quantum computer that could crack most types of encryption |jour=2 |mois=janvier |année=2014 |périodique=Washington Post |lien périodique=Washington Post |langue=en}}.</ref>{{,}}<ref name="washingtonpost20140102-2">{{lien web |url=https://apps.washingtonpost.com/g/page/world/from-the-nsas-wiki-analysis-of-quantum-encryption/693/ |titre=From the NSA's Wiki|sous-titre=Analysis of Quantum Encryption|jour=2 |mois=janvier |année=2014 |site=[[The Washington Post]]|langue=en}}.</ref>{{,}}<ref>{{lien web|url=http://www.lefigaro.fr/international/2014/01/03/01003-20140103ARTFIG00279-la-nsa-developpe-un-superordinateur-capable-de-decrypter-toutes-les-donnees.php|titre=La NSA développe un superordinateur capable de décrypter toutes les données|auteur1=Constance Jamet|auteur2=Tristan Vey|date=03 01 2014|site=lefigaro.fr|consulté le=27 10 2016}}.</ref> ;
* en 2014, un groupe de chercheurs de l'[[École polytechnique fédérale de Zurich|ETH Zürich]], [[Université du Sud de la Californie|USC]], [[Google]] et [[Microsoft]] réalise des tests sur le [[D-Wave Two]]. Les chercheurs rapportent n’avoir pas pu mesurer ni exclure une accélération quantique<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Troels F.|nom1=Rønnow|prénom2=Zhihui|nom2=Wang|prénom3=Joshua|nom3=Job|prénom4=Sergio|nom4=Boixo|titre=Defining and detecting quantum speedup|périodique=Science|volume=345|numéro=6195|date=2014-07-25|issn=0036-8075|issn2=1095-9203|pmid=25061205|doi=10.1126/science.1252319|lire en ligne=http://science.sciencemag.org/content/345/6195/420|consulté le=2017-04-05|pages=420–424}}.</ref> ;
* en 2014, les chercheurs de l'[[université de Nouvelle-Galles du Sud]] parviennent à utiliser du silicium comme protection autour des qubits, ce qui a pour effet de les rendre plus précis et d’augmenter la durée pendant laquelle ils conservent l’information. Ce qui pourrait faciliter la construction d’ordinateurs quantiques à terme<ref>{{Article|langue=en|auteur1=|prénom1=Sharon|nom1=Gaudin|titre=Researchers use silicon to push quantum computing toward reality|périodique=Computerworld|date=2014|lire en ligne=http://www.computerworld.com/article/2837813/researchers-use-silicon-to-push-quantum-computing-toward-reality.html|consulté le=2017-04-05|pages=}}.</ref> ;
* à la suite des avancées techniques annoncées par une équipe australienne<ref>{{Article |auteur1= |titre=Powerful quantum computers move a step closer to reality |périodique=[[The Guardian]] |date=14-10-2014 |lire en ligne=https://www.theguardian.com/technology/2014/oct/14/quantum-computers-public-encryption |consulté le=01-07-2020}}.</ref>, Brian Snow, ancien directeur technique de la [[National Security Agency|NSA]], met en garde contre la perte possible à terme de tout secret des transmissions sur l'Internet ;

=== 2015 ===
* en avril 2015, les scientifiques d'[[IBM]] rendent publique deux avancées critiques pour la réalisation d'un ordinateur quantique. Les chercheurs ont été capables de détecter et de mesurer simultanément les deux types d'erreurs quantiques. Les chercheurs ont également développé une nouvelle conception de circuit de bit quantique qui pourrait être utilisé pour un plus grand nombre de qubits<ref>{{Lien web|langue=en-US|titre=IBM achieves critical steps to first quantum computer|url=http://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/46725.wss|site=www-03.ibm.com|date=2015-04-29|consulté le=2017-04-05}}.</ref> ;
* en juillet 2015, 2 chercheurs prétendent avoir trouvé un algorithme quantique qui résout en [[Théorie de la complexité (informatique théorique)|temps polynomial]] le [[problème SAT]]<ref>{{Lien arXiv|langue =en|prénom1 = Ahmed|nom1=Younes|titre = A Polynomial Time Bounded-error Quantum Algorithm for Boolean Satisfiability<!--|numéro = -->|jour = 28|mois = juillet|année = 2015|eprint=1507.05061<!--|pages = 15-->|prénom2 = Jonathan E.|nom2= Rowe|version=2}}.</ref> ;
* en octobre 2015, des chercheurs de l'université de Nouvelle-Galles du Sud ont construit pour la première fois une [[Fonction logique|porte logique]] quantique en [[silicium]]<ref>{{Article|langue=en-US|auteur1=|prénom1=Jamie|nom1=Condliffe|titre=World's First Silicon Quantum Logic Gate Brings Quantum Computing One Step Closer|périodique=Gizmodo|date=2015|lire en ligne=https://gizmodo.com/worlds-first-silicon-quantum-logic-gate-brings-quantum-1734653115|consulté le=2017-04-05|pages=}}.</ref> ;

=== 2016 ===
* premier trimestre 2016 : la revue ''[[Nature Photonics]]'' signale que des chercheurs « du [[Centre national de la recherche scientifique|CNRS]], de l'université Paris Diderot et de l'université Paris-Sud » font avancer une voie utilisant les photons en mettant au point une source de paires de photons intriqués « 15 fois plus brillante que les sources usuelles »<ref>{{lien web |auteur1=Frédéric Cuvelier |titre=Le calcul quantique fait un bond en avant |url=http://www.clubic.com/mag/sciences/actualite-798622-calcul-quantique-bond.html |site=clubic.com |date=07-03-2016 |consulté le=04-08-2020}}.</ref> ;
* IBM annonce au deuxième trimestre 2016 sa mise à disposition de moyens de calcul quantique par Internet<ref>{{lien web |auteur institutionnel=Data News |titre=IBM rend public l'ordinateur quantique |url=http://datanews.levif.be/ict/actualite/ibm-rend-public-l-ordinateur-quantique/article-normal-497135.html |site=Levif.be |périodique=Data News |date=04-05-2016 |consulté le=01-07-2020}}.</ref> ;
* en août 2016, les scientifiques de l'[[Université du Maryland]] construisent avec succès le premier ordinateur quantique reprogrammable<ref>{{Article|langue=en-gb|auteur1=|prénom1=Fiona|nom1=MacDonald|titre=Researchers Have Built the First Reprogrammable Quantum Computer|périodique=ScienceAlert|date=2016|lire en ligne=http://www.sciencealert.com/researchers-have-built-the-first-reprogrammable-quantum-computer?0_4931626613251865=|consulté le=2017-04-05|pages=}}.</ref>{{,}}<ref>{{en}} [http://futurism.com/the-first-reprogrammable-quantum-computer-has-been-created/ The first '''reprogrammable''' quantum computer has been created].</ref> ;
* {{date-|26|10|2016}} : la découverte de particules similaires aux [[fermion]]s de [[Ettore Majorana|Majorana]] est annoncée comme ouvrant de nouvelles voies possibles au calcul quantique<ref>[https://actualite.housseniawriting.com/science/2016/10/26/decouverte-de-particules-similaires-aux-fermions-de-majorana/18809/ Particules similaires aux fermions de Majorana].</ref> ;
* en octobre 2016, l'[[Université de Bâle]] décrit une variante d'ordinateur quantique basé sur des [[Trou d'électron|trous d'électrons]] qui, au lieu de manipuler des [[spin]]s d'électrons, utilise des trous électroniques dans un [[semi-conducteur]] à basse température qui sont beaucoup moins vulnérables à la [[Décohérence quantique|décohérence]]. Le prototype a été baptisé ordinateur quantique « positronique » car la quasi-particule se comporte comme si elle avait une charge électrique positive<ref>{{Lien web|langue=en|titre=A new Type of Quantum Bit {{!}} University of Basel|url=https://www.unibas.ch/en/News-Events/News/Uni-Research/A-new-Type-of-Quantum-Bit.html|site=unibas.ch|consulté le=2017-04-05}}.</ref> ;
* {{date-|07|11|2016}} : la compagnie [[Atos]] dirigée par [[Thierry Breton]] lance un programme de simulation de calcul quantique afin que des algorithmes soient mis au point et prêts dès la disponibilité éventuelle de circuits quantiques généraux. Le calculateur serait simulé en attendant cette disponibilité sur supercalculateur [[Bull (entreprise)|Bull]] Sequana (avril 2016) qui devrait atteindre 1 exa[[FLOPS]], soit 10<sup>18</sup>opérations flottantes par seconde<ref>[http://www.tradingsat.com/atos-FR0000051732/actualites/atos-atos-lance-un-programme-pour-le-calcul-quantique-705787.html Offre de préparation au calcul quantique chez ATOS].</ref> ;
* {{date-|22|11|2016}} : [[Microsoft]] annonce que l'informatique quantique est désormais ''en tête'' de ses priorités et qu'elle lui voit davantage d'avenir qu'aux [[Compatible PC|PC]]<ref>{{lien web |titre=L'informatique quantique en tête des priorités de Microsoft - Le Monde Informatique |url=http://www.lemondeinformatique.fr/actualites/lire-l-informatique-quantique-en-tete-des-priorites-de-microsoft-66581.html |site=[[Le Monde informatique]] |consulté le=04-08-2020}}.</ref> ;
* en 2016, le professeur Gérard Berry, du [[Collège de France]], rappelle que la machine actuelle de D-Wave n'est pas un calculateur quantique général, mais optimisé pour un type de calcul nommé le recuit simulé, qui se prête bien au calcul quantique. Sans minimiser la portée de cette réalisation, il invite à relativiser pour le moment tout enthousiasme prématuré<ref>{{Lien web|langue=fr|titre=Une prouesse à relativiser|url=https://www.lesechos.fr/04/01/2016/LesEchos/22099-057-ECH_une-prouesse-a-relativiser.htm|site=lesechos.fr|consulté le=2019-02-28}}.</ref>

=== 2017 ===
En 2017, les avancées chez [[Google]], [[Intel]] et plusieurs autres groupes de recherche suggèrent que la réalisation d’ordinateurs quantiques à grand nombre de qubits sera peut-être accessible d’ici 4 à 5 ans. Ceci est rendu notamment possible par la disponibilité accrue de financement d’entreprises telles que Google, [[IBM]], Intel et [[Microsoft]] pour la recherche et le développement de technologies variées nécessaires à la création d’un ordinateur quantique fonctionnel<ref name=":0">{{Article|langue=en|auteur1=|prénom1=Russ|nom1=Juskalian|titre=You might not know what to do with it, but it’s time to save up for a quantum computer|périodique=MIT Technology Review|date=2017|lire en ligne=https://www.technologyreview.com/s/603495/10-breakthrough-technologies-2017-practical-quantum-computers/|consulté le=2017-04-05|pages=}}.</ref>.

D’après [[Harmut Neven]], responsable des recherches en calcul quantique chez Google, son équipe est sur le point de construire un système de 49 qubits d’ici la fin de l’année. Le nombre d'environ 50 qubits correspond au seuil, connu sous le nom de [[suprématie quantique]], au-delà duquel aucun [[superordinateur]] classique ne serait capable de gérer la croissance exponentielle de la mémoire et la bande passante de communication nécessaire pour simuler son équivalent quantique. En d'autres termes, les superordinateurs peuvent actuellement donner les mêmes résultats que des ordinateurs quantiques de 5 à 20 qubits, mais à partir de 50 qubits cela devient physiquement impossible<ref name=":0" />.

D’après Neven, des systèmes de {{unité|100000|qubits}} révolutionneraient les industries des matériaux, de la chimie et des médicaments en rendant possibles des modèles moléculaires extrêmement précis. Un système d'un million de qubits, dont les applications informatiques générales sont encore difficiles à comprendre serait même concevable d’ici 2027<ref name=":0" />.
* en mars 2017, des chercheurs de l'[[Université du Maryland]] réussissent à implémenter sur un ordinateur quantique programmable un algorithme de recherche développé 20 ans plus tôt en 1996 par les [[laboratoires Bell]]<ref>{{Article|prénom1=C.|nom1=Figgatt|prénom2=D.|nom2=Maslov|prénom3=K. A.|nom3=Landsman|prénom4=N. M.|nom4=Linke|titre=Complete 3-Qubit Grover Search on a Programmable Quantum Computer|périodique=arXiv:1703.10535 [quant-ph]|date=2017-03-30|lire en ligne=https://arxiv.org/abs/1703.10535|consulté le=2017-04-07}}.</ref>. Ce travail ouvre la voie à des expérimentations plus ambitieuses comme le [[Clé de chiffrement|décryptage]]<ref>{{Article|langue=en|auteur1=|prénom1=Emerging Technology from the|nom1=arXiv|titre=The first quantum search algorithm on a scalable quantum computer has important implications|périodique=MIT Technology Review|date=2017|lire en ligne=https://www.technologyreview.com/s/604068/quantum-computing-now-has-a-powerful-search-tool/|consulté le=2017-04-07|pages=}}.</ref> ;
* mai 2017, IBM dévoile des nouveaux systèmes équipés de 16 et 17 bits quantiques (qubits) de volume quantique<ref>{{Lien web|langue=en|titre=Quantum volume|url=https://www.research.ibm.com/ibm-q/resources/quantum-volume.pdf|site=research.ibm.com|date=}}.</ref> ce qui représente une importante progression par rapport aux systèmes de 5 qubits précédents. À cette occasion IBM a confirmé son objectif de faire passer ses systèmes à 50 qubits ou plus dans les prochaines années<ref>{{Lien web|titre=IBM's quantum computer has more qubits than it knows what to do with|url=https://www.engadget.com/2017/05/17/ibm-quantum-q-experience-qubits-most-powerful-processor-yet/|site=Engadget|consulté le=2017-05-17}}.</ref>. IBM permet notamment aux chercheurs de tester leurs algorithmes sur ces nouveaux systèmes grâce à un service en ligne<ref>{{Article|langue=en|auteur1=|prénom1=Jamie|nom1=Condliffe|titre=IBM nudges ahead in the race toward quantum supremacy|périodique=MIT Technology Review|date=17 mai 2017|lire en ligne=https://www.technologyreview.com/s/607887/ibm-nudges-ahead-in-the-race-for-quantum-supremacy/|consulté le=2017-05-17|pages=}}.</ref>.
* juin 2017 : le 20 juin, ''Rigetti Quantum Computing Inc.'', ouvre son usine ''Fab-1'', pour produire des galettes de silicium ("wafers") destinées au calcul quantique<ref>[https://www.elektormagazine.fr/news/forest-1-0-un-parfum-de-calculateur-quantique Forest 1.0 : fabrication de galettes quantiques].</ref>
* juillet 2017 : le 4 juillet, à Bruxelles, est lancée la commercialisation de l’ATOS QLM (Quantum Learning Machine) permettant pour {{unité|100000|euros}} de simuler 30 qubits. Le QLM pourra être étendu à 40 qubits par ajout de modules plats empilables genre [[pizza box]]. Leurs processeurs ne comportent pas plus de vingt cœurs, mais embarquent des ''centaines'' de gigaoctets de mémoire vive<ref>{{Article |auteur1= |titre=En attendant l’ordinateur quantique, on peut le simuler |périodique=[[Le Monde]] |date=04-07-2017 |pages= |lire en ligne=https://www.lemonde.fr/sciences/article/2017/07/04/en-attendant-l-ordinateur-quantique-on-peut-le-simuler_5155406_1650684.html}}.</ref>.
* À [[Moscou]] est présenté le même mois le premier simulateur quantique de 51 qubits au monde par [[Mikhail Lukin]] et quelques scientifiques russes et américains de l’[[Université Harvard]] sous sa direction<ref>[https://www.developpez.com/actu/158025/Une-equipe-de-scientifiques-russo-americaine-presente-le-premier-ordinateur-quantique-a-51-qubits-il-depasse-largement-les-prototypes-precedents/ Une équipe de scientifiques russo-américaine présente le premier ordinateur quantique à 51 qubits].</ref>{{,}}<ref>{{Article|prénom1=Hannes|nom1=Bernien|prénom2=Sylvain|nom2=Schwartz|prénom3=Alexander|nom3=Keesling|prénom4=Harry|nom4=Levine|titre=Probing many-body dynamics on a 51-atom quantum simulator|périodique=arXiv:1707.04344 [cond-mat, physics:physics, physics:quant-ph]|date=2017-07-13|lire en ligne=https://arxiv.org/abs/1707.04344|consulté le=2017-09-01}}.</ref>. Le [[simulateur quantique]] de Lukin n'est pas un ordinateur quantique universel et le système n'est conçu que pour résoudre une équation spécifique qui modélise les interactions entre certains atomes<ref>{{Article|langue=en-US|auteur1=|titre=Quantum simulator with 51 qubits is largest ever|périodique=New Scientist|date=17 juillet 2017|lire en ligne=https://www.newscientist.com/article/2141105-quantum-simulator-with-51-qubits-is-largest-ever/|consulté le=2017-09-01|pages=}}.</ref>.
* septembre 2017 : IBM réussit à simuler précisément la structure moléculaire de l'[[hydrure de béryllium]] (BeH<sub>2</sub>) sur un ordinateur quantique. Ces travaux montrent l’utilité des ordinateurs quantiques pour déterminer l'[[État fondamental|état de plus basse énergie]] (état non-excité) de molécules<ref>{{Article|titre=IBM Makes Breakthrough in Race to Commercialize Quantum Computers|périodique=Bloomberg.com|date=2017-09-13|lire en ligne=https://www.bloomberg.com/news/articles/2017-09-13/ibm-makes-breakthrough-in-race-to-commercialize-quantum-computers|consulté le=2017-09-15}}.</ref>{{,}}<ref name=":1">{{Article|langue=en|auteur1=|titre=IBM Has Used Its Quantum Computer to Simulate a Molecule—Here’s Why That’s Big News|périodique=MIT Technology Review|date=septembre 2017|lire en ligne=https://www.technologyreview.com/the-download/608866/ibm-has-used-its-quantum-computer-to-simulate-a-molecule-heres-why-thats-big/|consulté le=2017-09-15|pages=}}.</ref>. Ces travaux pourraient à terme permettre de déterminer par exemple la structure et la fonction des protéines beaucoup plus rapidement qu'aujourd'hui<ref>{{Article|langue=en-us|auteur1=|titre=Quantum computers reach deeper, find ground state of simple hydrides|périodique=Ars Technica|date=15 septembre 2017|lire en ligne=https://arstechnica.com/science/2017/09/quantum-computers-reach-deeper-find-ground-state-of-simple-hydrides/|consulté le=2017-09-15|pages=}}.</ref>. La chimie et la médecine devraient bénéficier grandement du développement des calculateurs quantiques<ref name=":1" />.
* octobre 2017 : la société [[Intel]] annonce à son tour un circuit de calcul quantique à 17 qubits<ref>[http://kulturegeek.fr/news-123098/intel-devoile-processeur-17-qubits-destine-ordinateurs-quantiques Circuit de calcul à 17 qubits] annoncé par Intel.</ref>.
* novembre 2017 : IBM réussit à faire fonctionner un calculateur à 50 qubits pendant 90 microsecondes atteignant le seuil théorique de la [[suprématie quantique]]<ref>{{Article|langue=en|auteur1=|prénom1=Will|nom1=Knight|titre=IBM announces a trailblazing quantum machine|périodique=MIT Technology Review|date=10 novembre 2017|lire en ligne=https://www.technologyreview.com/s/609451/ibm-raises-the-bar-with-a-50-qubit-quantum-computer/|consulté le=2017-11-20|pages=}}</ref>.
* en 2017 : la société D-Wave annonce la commercialisation d'un ordinateur quantique de 2000 qubits<ref>{{Article|prénom1=James|nom1=Temperton|titre=Got a spare $15 million? Why not buy your very own D-Wave quantum computer|périodique=Wired UK|date=2017-01-26|issn=1357-0978|lire en ligne=https://www.wired.co.uk/article/d-wave-2000q-quantum-computer|consulté le=2019-02-28}}</ref>.

=== 2018 ===
* {{date-|janvier 2018}} : [[Intel]] dévoile à son tour lors du {{nobr|[[Consumer Electronics Show|CES]] 2018}} un calculateur à {{unité|49|qubits}}<ref>{{Article|langue=en-US |titre=Intel Unveils 'Breakthrough' Quantum Computer - ExtremeTech |périodique=ExtremeTech |date=2018-01-09 |lire en ligne=https://www.extremetech.com/computing/261734-intel-unveils-new-quantum-computer-declares-quantum-breakthrough |consulté le=2018-01-22}}.</ref>.
* mars 2018 : Google dévoile Bristlecone, un processeur quantique de 72 qubits, lors de la réunion annuelle de l'''[[Société américaine de physique|American Physical Society]]'' à [[Los Angeles]]<ref>{{Article|langue=fr-fr|titre=Google dévoile Bristlecone, un processeur quantique de 72 Qubits|périodique=Clubic.com|date=2018-03-06|lire en ligne=http://www.clubic.com/technologies-d-avenir/actualite-842808-google-bristlecone-processeur-quantique-72-qubits.html|consulté le=2018-03-06}}</ref>{{,}}<ref>{{Article|langue=en-US|auteur1=|titre=A Preview of Bristlecone, Google’s New Quantum Processor|périodique=Research Blog|date=5 mars 2018|lire en ligne=https://research.googleblog.com/2018/03/a-preview-of-bristlecone-googles-new.html|consulté le=2018-03-08|pages=}}</ref>.
* juillet 2018 : [[Atos]] dévoile une version de 41 qubits de sa Atos Quantum Learning Machine<ref>{{lien web |titre=Atos dévoile son nouveau simulateur quantique - Atos |url=https://atos.net/fr/2018/communiques-de-presse_2018_07_03/atos-devoile-son-nouveau-simulateur-quantique |site=Atos |date=03-07-2018 |consulté le=01-07-2020}}.</ref>.

=== 2019 ===
* Janvier 2019 : IBM dévoile au [[Consumer Electronics Show|CES]] le premier ordinateur quantique « compact » de 20 qubits dénommé {{lien|IBM Q System One}}<ref>{{Lien web|langue=en-US|titre=IBM Quantum Update: Q System One Launch, New Collaborators, and QC Center Plans|url=https://www.hpcwire.com/2019/01/10/ibm-quantum-update-q-system-one-launch-new-collaborators-and-qc-center-plans/|site=HPCwire|date=2019-01-10|consulté le=2019-02-28}}.</ref>. Il représente un cube de [[verre]] de {{unité|2,74 mètres}} de côté (un volume de {{unité|20|m|3}}). À l'intérieur, outre des composants électroniques, se trouvent une cuve d'[[hélium liquide]] et tout un équipement [[cryogénie|cryogénique]] qui doivent permettre aux qubits de fonctionner dans les conditions qui leur sont propres, soit une [[température thermodynamique|température]] proche du [[zéro absolu]]<ref>{{Article|langue=FR |titre= IBM dévoile au CES le premier ordinateur quantique « compact » |périodique=LesEchos |date=2019-01-08 |lire en ligne=https://www.lesechos.fr/tech-medias/hightech/0600475253251-ibm-devoile-au-ces-le-premier-ordinateur-quantique-compact-2234582.php |consulté le=2019-01-08}}</ref>.
* Octobre 2019 : Google annonce avoir atteint la suprématie quantique, en partenariat avec la Nasa et le laboratoire national d’Oak Ridge (ORNL)<ref>{{lien web |titre=Google confirme avoir atteint la suprématie quantique, IBM n'est pas d'accord |url=https://www.numerama.com/sciences/563668-google-confirme-avoir-atteint-la-suprematie-quantique-ibm-nest-pas-daccord.html |site=Numerama |date=24-10-2019 |consulté le=01-07-2020}}.</ref> au moyen d'un ordinateur de 53 qubits appelé [[Processeur Sycamore|Sycamore]]<ref>{{lien web |titre=Voici Sycamore, la puce de Google qui se targue d’avoir démontré la suprématie quantique |url=https://www.industrie-techno.com/article/voici-sycamore-la-puce-de-google-qui-se-targue-d-avoir-demontre-la-suprematie-quantique.57369 |site=industrie-techno.com |consulté le=01-07-2020}}.</ref>.

=== 2020 ===
* En mars 2020, la société [[Honeywell]] annonce des résultats prometteurs<ref>{{lien web |titre=Honeywell Achieves Breakthrough That Will Enable The World’s Most Powerful Quantum Computer |url=https://www.honeywell.com/en-us/newsroom/pressreleases/2020/03/honeywell-achieves-breakthrough-that-will-enable-the-worlds-most-powerful-quantum-computer |site=Honeywell.com |consulté le=01-07-2020}}.</ref> à partir d'ions d'[[yttrium]]<ref>{{lien web|lang=en|titre=Demonstration of the QCCD trapped-ion quantum computer architecture| url=https://www.honeywell.com/content/dam/honeywell/files/HQS-QCCD-Demonstration.pdf|date=2 mars 2020|brisé le = 2024-02-10}}.</ref>.
* Juin 2020 : [[Atos]] fournit le QLM-E, nouveau ''simulateur'' quantique 12 fois plus puissant que son précédent modèle<ref>{{lien web |titre=Atos lance son nouvel émulateur quantique QLM-E. |url=https://www.informatiquenews.fr/atos-lance-son-nouvel-emulateur-quantique-qlm-e-71370 |site=InformatiqueNews.fr |date=24-06-2020 |consulté le=04-08-2020}}.</ref>.
* Juillet 2020 : le remplacement de la notion de qubit par celle de [[volume quantique]] tenant compte du taux d'erreurs, proposé par [[IBM]] et adopté par Honeywell est entériné<ref>{{lien web |langue=en |titre=Hitting a Quantum Volume Chord : IBM Quantum adds six new systems with Quantum Volume 32 / IBM Research Blog |url=https://www.ibm.com/blogs/research/2020/07/qv32-performance/ |site=IBM Research Blog |date=07-07-2020 |consulté le=04-08-2020}}.</ref>.
* Décembre 2020 : l'[[Université de sciences et technologie de Chine]] revendique un nouveau record de vitesse de calcul<ref>[https://www.lesechos.fr/tech-medias/hightech/informatique-quantique-la-chine-passe-un-nouveau-cap-1271507 Marie Bellan, « Informatique quantique : la Chine passe un nouveau cap »], ''[[Les Échos]]'', 6 décembre 2020.</ref> offert par l'ordinateur quantique photonique "[[Jiuzhang#Jiuzhang 1|Jiuzhang 1]]".

=== 2021 ===
* juillet 2021 : [[IBM]] améliore son ''IBM Quantum Composer'', éditeur visuel de circuits de calcul quantique permettant de concevoir et envoyer en simulateur<ref>{{lien web |langue=en |titre=Simulators overview |url=https://quantum-computing.ibm.com/composer/docs/iqx/manage/simulator/index |site=IBM Quantum |consulté le=13-04-2023}}.</ref> ses propres circuits quantiques à  partir des composants standards<ref>{{lien web |langue=en |titre=What’s new in  IBM Quantum Composer |url=https://quantum-computing.ibm.com/composer/docs/iqx/new |site=IBM Quantum |consulté le=13-04-2023}}.</ref>.
* octobre 2021 : l'ordinateur quantique supraconducteur de 66 qubits [[Zuchongzhi#Zuchongzhi 2|Zuchongzhi 2]] conçu par l'[[Université de sciences et technologie de Chine]] serait selon ses concepteurs, 1 à 10 millions de fois plus rapide que le Sycamore (55 qubits) de Google<ref>{{lien web |auteur1=Afrique Sur 7 |titre=Ordinateur : Sycamore 1 million de fois moins rapide que Zuchongzhi 2 |url=https://www.afrique-sur7.ci/485775-ordinateur-le-plus-rapide-zuchongzhi-2 |site=afrique-sur7.ci |date=03-05-2022 |consulté le=13-04-2023|brisé le = 2024-02-10}}.</ref>.
* novembre 2021 : IBM annonce [[IBM Eagle|Eagle]], circuit de traitement quantique crédité par le constructeur<ref>{{lien web |langue=en |auteur1=Jerry Chow |auteur2=Oliver Dial |auteur3=Jay Gambetta |titre=IBM Quantum breaks the 100‑qubit processor barrier |url=https://research.ibm.com/blog/127-qubit-quantum-processor-eagle |site=ibm.com |date=16-11-2021 |consulté le=13-04-2023}}.</ref> de 127 qubits et confirme travailler sur ses successeurs ''Osprey'' (433 qubits) prévu pour 2022, puis ''Condor'' (1121 qubits) en 2023<ref>{{lien web |langue=en |titre=IBM breaks quantum barriers with 127-qubit processor |url=https://plugavel.com/4767/tech/ibm-breaks-quantum-barriers-with-127-qubit-processor/ |site=Plugavel |date=18-11-2021 |consulté le=13-04-2023|brisé le = 2024-02-10}}.</ref>, mais sans préciser combien de ces qubits seront destinés à la détection et correction d'erreurs.
* décembre 2021 : L'article d'un consultant<ref>{{lien web |langue=en |auteur1=Jack Krupansky |titre=Preliminary Thoughts on the IBM 127-qubit Eagle Quantum Computer |url=https://jackkrupansky.medium.com/preliminary-thoughts-on-the-ibm-127-qubit-eagle-quantum-computer-e3b1ea7695a3 |site=medium.com |date=15-12-2021 |consulté le=13-04-2023}}.</ref> suggère que la question principale est beaucoup moins le seul nombre de qubits que leur rapport signal/bruit pour les besoins de calcul actuels.

=== 2022 ===
* janvier 2022 : Des fidélités d’opérations quantiques supérieures à 99 % ont été obtenues dans un processeur quantique en silicium à trois qubits<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |prénom=Guru |nom=Med |titre=L'informatique quantique sur silicium atteint une précision de 99 % |url=https://www.gurumed.org/2022/01/20/linformatique-quantique-sur-silicium-atteint-une-prcision-de-99/ |site=GuruMeditation |date=2022-01-20 |consulté le=2023-05-14}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Mateusz T.|nom1=Mądzik|prénom2=Serwan|nom2=Asaad|prénom3=Akram|nom3=Youssry|prénom4=Benjamin|nom4=Joecker|titre=Precision tomography of a three-qubit donor quantum processor in silicon|périodique=Nature|volume=601|numéro=7893|date=2022-01|issn=1476-4687|doi=10.1038/s41586-021-04292-7|lire en ligne=https://www.nature.com/articles/s41586-021-04292-7|consulté le=2023-05-14|pages=348–353}}</ref>{{,}}<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Xiao|nom1=Xue|prénom2=Maximilian|nom2=Russ|prénom3=Nodar|nom3=Samkharadze|prénom4=Brennan|nom4=Undseth|titre=Quantum logic with spin qubits crossing the surface code threshold|périodique=Nature|volume=601|numéro=7893|date=2022-01|issn=1476-4687|doi=10.1038/s41586-021-04273-w|lire en ligne=https://www.nature.com/articles/s41586-021-04273-w|consulté le=2023-05-14|pages=343–347}}</ref>{{,}}<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Akito|nom1=Noiri|prénom2=Kenta|nom2=Takeda|prénom3=Takashi|nom3=Nakajima|prénom4=Takashi|nom4=Kobayashi|titre=Fast universal quantum gate above the fault-tolerance threshold in silicon|périodique=Nature|volume=601|numéro=7893|date=2022-01|issn=1476-4687|doi=10.1038/s41586-021-04182-y|lire en ligne=https://www.nature.com/articles/s41586-021-04182-y|consulté le=2023-05-14|pages=338–342}}</ref>.
* novembre 2022 : IBM dévoile son nouveau processeur ''Osprey'' avec un record de 433 qubits<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |prénom=Antoine |nom=Gautherie |titre=IBM dévoile un processeur quantique record, avec 433 qubits au compteur |url=https://www.journaldugeek.com/2022/11/12/ibm-devoile-un-processeur-quantique-record-avec-433-qubits-au-compteur/ |site=Journal du Geek |date=2022-11-12 |consulté le=2023-05-14}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=en-us |titre=IBM Unveils 400 Qubit-Plus Quantum Processor and Next-Generation IBM Quantum System Two |url=https://newsroom.ibm.com/2022-11-09-IBM-Unveils-400-Qubit-Plus-Quantum-Processor-and-Next-Generation-IBM-Quantum-System-Two |site=IBM Newsroom |consulté le=2023-05-14}}.</ref>.

=== 2023 ===
* Première [[Transmission quantique|communication quantique]] entre 2 micropuces quantiques<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |prénom=Morgane |nom=Olès |titre=Une nouvelle avancée majeure vers des ordinateurs quantiques fonctionnels |url=https://trustmyscience.com/nouvelle-avancee-majeure-ordinateur-quantique-fonctionnel/ |site=Trust My Science |date=2023-02-17 |consulté le=2023-05-14}}.</ref>.
* février 2023 : Des chercheurs de Google Quantum AI sont parvenus à détecter et corriger les erreurs sans affecter l'information<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |prénom=Mathilde |nom=Rochefort |titre=Google annonce une grande avancée dans l’informatique quantique |url=https://siecledigital.fr/2023/02/23/google-quantique-correction-erreur/ |site=Siècle Digital |date=2023-02-23 |consulté le=2023-02-25}}.</ref>. La réduction du taux d'erreur observé est de 4 % .

== Projets en cours ==
De nombreux projets sont en cours à travers le monde pour construire concrètement des qubits viables et les réunir dans un circuit. Ces recherches mettent en œuvre de la physique théorique pointue. Les projets suivants semblent avancer à un rythme intéressant :

* les circuits [[Supraconductivité|supraconducteurs]] avec [[Effet Josephson|jonction Josephson]], technologie sur laquelle IBM avait investi pour le calcul ''classique'' dans les années 1978-1985<ref>[http://www.w2agz.com/Library/Superconductivity/Anacker,%20IBM%20Josephson%20Project%20IBMJ.Res.Dev.24-2-107-112.pdf Josephson Computer Technology: An IBM Research Project], 1980.</ref>. Cette technique permettrait d'envisager des circuits suffisamment résistants à la décohérence. Pour l’instant elle ne permet de coupler qu’au plus deux qubits, mais des recherches sont en cours pour en coupler davantage à l’aide d’un résonateur et d’un [[SQUID]] ;
* les [[Pièges à ions de Paul et de Penning|ions piégés]] ; cette technique a permis le système possédant le plus de qubits intriqués.{{Référence nécessaire}} ;
* la [[résonance magnétique nucléaire]] ;
* les atomes provenant d’un [[condensat de Bose-Einstein]] piégés dans un [[Réseau de diffraction|réseau optique]] ;
* les [[Cavité résonnante|cavités optiques]] ou micro-ondes résonnantes ;
* les [[Boîte quantique|boîtes quantiques]] (« quantum dots » en anglais) : ce sont des systèmes macroscopiques qui possèdent, malgré tout, les caractéristiques quantiques nécessaires pour l’élaboration d’un calculateur quantique. On appelle parfois de tels systèmes des atomes artificiels. Cette technique utilise des matériaux courants dans l’industrie des [[semi-conducteur]]s : [[silicium]] ou [[arséniure de gallium]]. Elle se subdivise en deux branches : l’une exploitant la [[charge électrique]] des qubits, l’autre leur [[spin]] (voir l’article [[spintronique]]).
* beaucoup d’autres projets plus ou moins avancés.

Plusieurs projets semblent susceptibles d'exploitation industrielle, mais les problèmes de base demeurent. Des recherches sont ainsi entreprises pour réaliser un ordinateur quantique à base solide, comme le sont nos [[microprocesseur]]s actuels. Ces recherches ont entre autres mené l’[[université du Michigan]] à une puce de calcul quantique capable d’être fabriquée en série, sur les lignes de productions existant actuellement. Cette puce permet en effet d’isoler un ion et de le faire [[Lévitation (physique)|léviter]] dans un espace confiné, à l’intérieur de la puce.

== Prix Nobel 2012 ==
Le [[prix Nobel de physique]] 2012 a été décerné conjointement à [[Serge Haroche]] et [[David Wineland]] pour leurs travaux conjoints sur le maintien et l'observation des qubits<ref>{{Lien web|titre=Le prix Nobel de physique 2012 à Serge Haroche et David Wineland|url=https://www.pourlascience.fr/sd/physique/le-prix-nobel-de-physique-2012-a-serge-haroche-et-david-wineland-11451.php#:~:text=L%27Acad%C3%A9mie%20royale%20des%20sciences,l%27interaction%20lumi%C3%A8re%2Dmati%C3%A8re.&text=Serge%20Haroche%20et%20David%20Wineland%20partagent%20le%20prix%20Nobel%20de,leurs%20travaux%20en%20optique%20quantique.|site=pourlascience.fr|date=9 octobre 2012}}.</ref>.

== Principe de fonctionnement des calculateurs quantiques ==
Le fonctionnement des calculateurs quantiques est déterministe alors que la mécanique quantique est surtout connue pour son aspect probabiliste.

Un circuit de calcul, ou une position de mémoire, quantique pourrait être implémenté à partir de toute particule pouvant avoir deux états ''à la fois excité et non excité au même moment''<ref group=alpha>''Stricto sensu'', on ne peut parler de ''particule'' qu'au moment de sa détection. Ce mot, désigne dans ce contexte une ''concentration de champ dans un état décrit par une fonction d'onde''.</ref>. Ils peuvent être construits à partir de [[photon]]s ''présents'' à deux endroits au même moment, ou à partir de protons et de neutrons ayant un [[spin]] positif, négatif ''ou considérés avoir les deux en même temps'' tant qu’ils ne sont pas observés<ref>[https://www.oezratty.net/wordpress/2018/comprendre-linformatique-quantique-ordinateur-quantique/?output=pdf Article d'Olivier Ezratty]</ref>.

Ce "brouillard de valeurs" ne prend un sens que si l'on peut établir un calcul le faisant converger vers un état déterministe (par exemple ''"Oui ou non, le {{432e}} chiffre de la clé peut-il être un 7 ?"'')

=== Idées de la mécanique quantique ===
Les [[fonction d'onde|fonctions d’onde]], qui décrivent l'état d'un système, sont issues de calculs ''[[déterminisme|déterministes]]''. La source d’aléa est dans ''l’acte d’observation lui-même'', c’est-à-dire la ''mesure''. À la suite d'une mesure, le système quantique se fixe dans un état classique avec une certaine probabilité. On peut éliminer cette incertitude en formulant des expressions ne se traduisant que par oui ou par non (par exemple : « cette combinaison est compatible avec la clé » / « cette combinaison ne peut pas être la clé ». Pour certains algorithmes, il est nécessaire d’effectuer les calculs plusieurs fois jusqu’à ce que la réponse vérifie une certaine propriété.

En [[mécanique quantique]], une [[particule élémentaire|particule]] peut posséder de multiples états simultanément : l'état de la particule est une [[Principe de superposition quantique|superposition]] d'états possibles. Ce principe est illustré par la métaphore du [[chat de Schrödinger]] qui est, ''avant observation'', à la fois mort et/ou vivant.

La mécanique quantique ne rend pas compte de ''notre'' ignorance du système mais décrit objectivement l'état de celui-ci. Les [[particule élémentaire|particules]] ''en puissance'' (elles n'en seront qu'après détection) possèdent bien cet état superposé et il en découle quelques propriétés inhabituelles à notre échelle. Une mesure sur un système quantique fixerait le système, avec des probabilités données par la [[fonction d'onde]], dans ''un'' des états possibles alors constatable par tous les autres observateurs sans aléa. L'[[théorie d'Everett|interprétation d'Everett]] propose une signification possible de ce phénomène. Un calcul quantique ne possède d'intérêt pratique que si l'algorithme qui le pilote peut forcer chaque qubit de la réponse cherchée (c'est-à-dire le signal de sortie du calculateur), une clé de [[chiffrement]], par exemple, à une des valeurs 0 ou 1 ''avec une probabilité de 1''. De tels algorithmes, comme ceux de Grover et de Shor, existent.

=== Le qubit ===
{{Article détaillé|Qubit}}
La mémoire d’un ordinateur classique est faite de [[bit]]s. Chaque bit porte soit un 1 soit un 0. La machine calcule en manipulant ces bits. Un circuit de calcul quantique travaille sur un jeu de [[qubit]]s. Un qubit peut porter soit un un, soit un zéro, soit une superposition d’un un et d’un zéro (ou, plus exactement, il porte une distribution de ''phase'', angle qui pour 0° lui fait prendre la valeur 1, pour 90° la valeur 0, et entre les deux la superposition d’états dans les proportions du sin{{2}} et du cos{{2}} de la phase). L’ordinateur quantique calcule en manipulant ces distributions. On n’a donc pas deux états en tout mais ''en théorie'' une infinité.

Toutefois, cette infinité n'est utilisable qu'en fonction d'une part de la précision de la mesure et d'autre part de son taux d'erreurs, ce qui a conduit IBM à ramener le nombre brut de qubits à ce qui en est utilisable avec précision, nommée le [[volume quantique]]<ref>{{lien web |auteur1=Paul Smith-Goodson |titre=Quantum Volume : A Yardstick To Measure The Performance Of Quantum Computers |url=https://www.forbes.com/sites/moorinsights/2019/11/23/quantum-volume-a-yardstick-to-measure-the-power-of-quantum-computers/#79530faf5bf4 |site=forbes.com |date=23-11-2019 |consulté le=04-08-2020}}.</ref>.

L’état de plusieurs qubits réunis n’est pas seulement une combinaison des états respectifs des qubits. En effet, si un qubit est dans une quelconque superposition d’états <math>a \cdot \left| 0 \right\rangle + b \cdot \left| 1 \right\rangle</math>, deux qubits réunis sont quant à eux dans une superposition d’états <math>\alpha \cdot \left| 00 \right\rangle + \beta \cdot \left| 01 \right\rangle + \gamma \cdot \left| 10 \right\rangle + \delta \cdot \left| 11 \right\rangle</math>, avec <math>|\alpha|^2 + |\beta|^2 + |\gamma|^2 + |\delta|^2=1</math>. Il s’agit cette fois d’employer la superposition des quatre états pour le calcul. C’est pourquoi la puissance de calcul théorique d’un calculateur quantique double à chaque fois qu’on lui adjoint un qubit. Avec dix qubits, on a 1024 états superposables, et avec n qubits, <math>2^n</math>.

Un ordinateur classique ayant trois bits de mémoire peut stocker uniquement trois chiffres binaires. À un moment donné, il pourrait contenir les bits « 101 » ou une autre combinaison des huit possibles (2{{exp|3}}). Un circuit de calcul quantique ayant trois qubits peut en fait stocker seize valeurs, assemblées deux par deux pour former huit nombres complexes (combinaison linéaire {{Souligner|complexe}} de huit états). Il pourrait contenir ceci :

<center>
<math>(0,37+i 0,04) \cdot \left| 000 \right\rangle + (0,11+ i0,18) \cdot \left| 001 \right\rangle + (0,09+i0,31)\cdot \left| 010 \right\rangle + (0,30+i0,30) \cdot \left| 011 \right\rangle +</math>
<math>(0,35+i0,43) \cdot \left| 100 \right\rangle + (0,40+i0,01) \cdot \left| 101 \right\rangle + (0,09+i0,12) \cdot \left| 110 \right \rangle + (0,15+i0,16) \cdot \left| 111 \right\rangle</math>
{|
|-----
! État
! Amplitude
! Probabilité
|-----
|
| <math>(a+\boldsymbol{i}b) </math>
| align="right" | <math>(a^2+b^2)</math>
|-----
| 000
| <math>0,37 + \boldsymbol{i} 0,04</math>
| align="right" | <math>0,14</math>
|-----
| 001
| <math>0,11 + \boldsymbol{i} 0,18</math>
| align="right" | <math>0,04</math>
|-----
| 010
| <math>0,09 + \boldsymbol{i} 0,31</math>
| align="right" | <math>0,10</math>
|-----
| 011
| <math>0,30 + \boldsymbol{i} 0,30</math>
| align="right" | <math>0,18</math>
|-----
| 100
| <math>0,35 + \boldsymbol{i} 0,43</math>
| align="right" | <math>0,31</math>
|-----
| 101
| <math>0,40 + \boldsymbol{i} 0,01</math>
| align="right" | <math>0,16</math>
|-----
| 110
| <math>0,09 + \boldsymbol{i} 0,12</math>
| align="right" | <math>0,02</math>
|-----
| 111
| <math>0,15 + \boldsymbol{i} 0,16</math>
| align="right" | <math>0,05</math>
|}
</center>

La somme des probabilités fait bien 1. S’il y avait eu <math>n</math> qubits, cette table aurait eu <math>2^n</math> lignes. Pour un <math>n</math> aux alentours de 300, il y aurait eu plus de lignes que d’atomes dans [[Univers observable|l’univers observable]].

La première colonne montre tous les états possibles pour trois bits. Un ordinateur classique peut seulement porter un de ces états à la fois. Un calculateur quantique, lui, peut être dans une superposition de ces huit états à la fois. La deuxième colonne montre l’amplitude pour chacun des huit états. Ces huit nombres complexes sont un instantané du contenu de ce calculateur à un moment donné. Durant le calcul, ces huit nombres changeront et interagiront les uns avec les autres. En ce sens, un circuit de calcul quantique à trois [[qubit]]s a bien plus de mémoire qu’un circuit de calcul classique à trois [[bit]]s.

Cependant, il n’est pas possible de voir directement ces huit nombres. Quand l’algorithme est fini, une seule ''mesure'' est accomplie. La mesure retourne une simple chaîne de trois bits classiques et efface les huit nombres complexes. La chaîne de retour est générée aléatoirement. La troisième colonne donne pour chacune des chaînes possibles la probabilité qu'elle soit retournée lors d'une mesure. Dans cet exemple, il y a 14 % de chance que la chaîne retournée soit « 000 », 4 % que ce soit « 001 », ainsi de suite. Chaque nombre complexe est nommé « amplitude de probabilité » et chaque probabilité une « amplitude carrée », parce qu’elle est égale à <math>a^2+b^2</math>. La somme des huit probabilités est égale à un.

Typiquement, un algorithme utilisant le calcul quantique initialisera tous les nombres complexes à des valeurs égales, donc tous les états auront les mêmes probabilités. La liste des nombres complexes peut être imaginée comme un vecteur à huit éléments. À chaque étape de l’algorithme, le vecteur est modifié par son produit avec une [[matrice (mathématiques)|matrice]] qui correspond à une opération quantique.

En pratique, on élimine l'aspect aléatoire en se débarrassant de la phase, par exemple en utilisant l'identité remarquable (a+bi) x (a-bi) = a^2 + b^2, dont le résultat est un nombre ''réel'' quels que soient a et b réels, et dont la mesure n'est donc entachée d'aucun aléa. C'est ce que fait l'algorithme de Shor.

=== Contraintes physiques ===
On pourrait imaginer utiliser une molécule microscopique, pouvant contenir plusieurs millions de protons et de neutrons, comme ordinateur quantique. Celui-ci contenant plusieurs millions de qubits. Mais le calcul quantique exige du système qui le porte deux contraintes fortes pour être utilisable :

* il doit être ''totalement isolé du monde extérieur'' pendant la phase calcul (on parle alors de ''[[calcul quantique adiabatique|calcul adiabatique]]''), toute observation ''ou tout effacement de données'' perturbant le processus<ref>''Quantum Adiabatic Algorithms, Small Gaps, and Different Paths'', Peter Shor et al., MIT-CTP 4076, CERN-PH-TH-2009/175.</ref> (de la même manière que si l'on observait l'atome qui décide de l'état du chat dans l'expérience du ''[[Chat de Schrödinger]]'', l'état du chat serait alors soit mort soit vivant, au lieu d'être une [[Principe de superposition quantique|superposition]] des deux). On ne le laisse communiquer à l’extérieur qu’avant (introduction des données) et après (lecture des résultats, ou plus exactement ''du'' résultat) ; l’isolement thermique total ne peut exister, mais si l’on arrive à le maintenir pendant le temps du calcul, celui-ci peut avoir lieu sans interférence. Ce phénomène d’interférence est appelé [[Décohérence quantique|décohérence]], c’est le principal obstacle à la réalisation d’un calculateur quantique. Le temps de [[Décohérence quantique|décohérence]] correspond pour un système quantique au temps pendant lequel ses propriétés quantiques ne sont pas corrompues par l’environnement.
* il doit se faire sans la moindre perte d’information. En particulier ''tout circuit de calcul quantique doit être réversible''. Dans les circuits logiques « classiques » certaines portes ne vérifient pas cette propriété (porte [[Fonction NON-ET|NAND]] par exemple). Cependant des astuces de construction permettent de contourner cette difficulté en conservant des informations supplémentaires non directement utiles. Toutes les portes classiques ont un équivalent quantique (voir [[Porte quantique]]).

Il existe des systèmes quantiques isolés naturellement comme les noyaux de certains atomes. Certains, comme le carbone 13, possèdent un moment cinétique, un spin, et peuvent donner lieu à différents états quantiques. Les cristaux de diamant qui contiennent des isotopes du carbone 12 (les noyaux du diamant sont composés jusqu’à 1 % de noyaux de carbone 13) permettraient théoriquement à température ambiante de stocker et de manipuler de l’information quantique. Une première technique consiste à manipuler par laser le spin des électrons d’un atome d’azote constituant les impuretés du diamant, et ainsi agir sur le couplage entre le spin de ces électrons et celui des noyaux du carbone 13<ref>[http://www.futura-sciences.com/fr/sinformer/actualites/news/t/physique-1/d/la-memoire-quantique-du-diamant_11990/ La mémoire quantique du diamant].</ref>.

== Une métaphore de Thierry Breton ==
Dans un entretien de vulgarisation<ref>[https://www.franceculture.fr/emissions/la-conversation-scientifique/aurons-nous-un-jour-des-ordinateurs-quantiques Aurons-nous un jour des ordinateurs quantiques ?]</ref> avec [[Étienne Klein]], [[Thierry Breton]] schématise le fonctionnement d'un calcul quantique comme un [[avis de recherche (document)|avis de recherche]] : si l'on cherche dans une salle de mille personnes quelqu'un mesurant plus de {{unité|1.80|m}} et parlant anglais, il compare l'informatique classique à l'interrogation de chaque participant un par un en posant les questions « Mesurez-vous plus de {{unité|1.80|m}} ? » et « Parlez-vous anglais ? » et en notant les numéros de ceux qui répondent « oui » aux deux questions, ce qui va prendre un certain temps. En calcul quantique, tout se passe comme si on lançait un appel général : « Les personnes mesurant plus de {{unité|1.80|m}} et parlant anglais peuvent-elles lever la main ? » et on a la réponse quasi instantanément. Thierry Breton parle de calcul ''holistique'' et non plus ''séquentiel''. Reste à mettre au point des langages traitant globalement un ensemble de valeurs possibles comme une seule. Pour le moment, [[Atos]] travaille sur une sorte d'[[assembleur]] approprié, nommé ''AQAL'' ({{lang|en|texte=Atos Quantum Assembly Language}})<ref>L'extraction de tous les éléments d'un vecteur satisfaisant à certains critères se nomme ''compression'' et se note en quelques signes dans le langage évolué [[APL (langage)|APL]]. Cette opération actuellement programmée en « classique » resterait utilisable en quantique dans les coulisses de l'interpréteur.</ref>. Le nom d'"assembleur" peut induire en erreur, puisqu'il s'agit d'un langage de description de traitements qui est au contraire indépendant de la machine utilisée (contrairement à un assembleur au sens classique, donc) à condition qu'elle respecte quelques grandes lignes d'une sorte de [[machine virtuelle]].

Bernard Ourghanlian, directeur technique de [[Microsoft]], présente la même caractéristique d'une façon similaire : {{citation|Quand on entre dans un labyrinthe, on a des dizaines et des dizaines de chemins possibles. Ce que fait un ordinateur traditionnel, c’est qu’il les explore un à un. Cela va prendre un certain temps, même s’il est doté de plusieurs processeurs, car chacun des processeurs exécute le même algorithme en parallèle. Avec un ordinateur quantique, la grande différence, c’est qu’on est capable d’explorer tous les chemins en même temps. On va évidemment aller beaucoup plus vite<ref>{{lien web |titre=Honeywell a construit l'ordinateur quantique ‘le plus puissant au monde’ |url=https://www.tomshardware.fr/honeywell-a-construit-lordinateur-quantique-le-plus-puissant-au-monde/ |site=Tom’s Hardware : actualités matériels et jeux vidéo |date=24-06-2020 |consulté le=04-08-2020}}.</ref>.}}

Ce thème de l'exploration en temps linéaire d'un domaine exponentiellement complexe est également illustré par le docteur Dario Gil, avec un exemple dans le domaine de la chimie concernant les combinaisons possibles d'[[orbitale atomique|orbitales]]<ref>[https://www.youtube.com/watch?v=yy6TV9Dntlw Comparaison de recherches de solutions par des méthodes classique et quantique] par le docteur Dario Gil ([[IBM]], [[MIT]])</ref> et quelques autres.

On pourra regarder dans l'article [[APL (langage)]] la méthode de calcul des nombres premiers qui essaie (du point de vue de l'utilisateur) « tous les diviseurs à la fois »<ref>[http://www.phys.ens.fr/cours/experiences/Jean-Michel.Raimond/06-shor.pdf Parallélisme quantique dans l'algorithme de Shor(ENS)], page 6.</ref>. En cas d'implémentation des opérations primitives dans des circuits quantiques, la simplicité de calcul correspondrait à la simplicité d'écriture en APL.

== Simulation d’un calculateur quantique ==
Les bibliothèques de simulation de calcul quantique sur ordinateur classique se sont multipliées à partir de 2010<ref>[https://www.quantiki.org/wiki/list-qc-simulators Liste de simulateurs logiciels de calcul quantique].</ref>. En voici quelques approches :

=== Perl ===
Le {{date-|11 août 2000}}, [[Damian Conway]] a créé pour le [[Perl (langage)|langage Perl]] un module nommé <code>Quantum::Superpositions</code><ref>[http://search.cpan.org/~dconway/Quantum-Superpositions-1.03/lib/Quantum/Superpositions.pm Le module écrit originellement par Damian Conway<!-- Titre généré automatiquement -->] accompagné d'une initiation aux techniques de calcul quantique en Perl.</ref> qui permet de simuler (en faisant de l’algorithmique ordinaire en coulisses, bien sûr) le fonctionnement d’un périphérique de calcul quantique. Ce module est utilisable pour écrire et tester, en version maquette à quelques qubits simulés, des programmes écrits pour la logique quantique. Les programmes réalisés seront intégralement utilisables sur un périphérique de calcul quantique (s’il en existe un jour) ou un calculateur quantique distant en remplaçant les appels au module par les appels correspondant à ce périphérique local ou éloigné, ''sans toucher en rien au programme Perl lui-même'' excepté en ce qui concerne le nombre de qubits spécifié. On pourra alors tirer parti des capacités d’un calculateur quantique et effectuer ainsi des calculs plus complexes à temps égal.

Ce module est aujourd'hui (2018) maintenu par Steven Lembark<ref>[https://metacpan.org/pod/Quantum::Superpositions Quantum::Superpositions version 2]</ref>.

La parallélisation massive de calcul permise par une [[Compute Unified Device Architecture|carte graphique]] actuelle (2017) est un autre moyen possible de simuler dans des temps acceptables un parallélisme quantique sur un nombre restreint de qubits. Ainsi, une [[Pascal (microarchitecture)|GTX 1080]] (2560 processeurs à {{unité|1.6|GHz}}) ou avec d'autres [[Interface de programmation|API]] une ''Radeon Vega 64'' (4096 processeurs à {{unité|1.6|GHz}}) peuvent simuler pour un millier d'euros et sur les types de problèmes qui s'y prêtent 11 ou 12 « faux » qubits - ''log<sub>2</sub>(2560)'' - pour mettre au point les programmes.

Le module munit Perl de deux fonctions testant globalement les tableaux : ''any()'' et ''all()''. Dans la simulation, ces fonctions travaillent par itération sur les éléments et donc en un temps O(''N''). Dans un calcul quantique, leur temps d’exécution serait indépendant de ''N''.

L’expression d’un calcul de primalité :
<pre>
sub is_prime {
          my ($n) = @_;
          return $n % all(2..sqrt($n)+1) != 0
        }
</pre>
n’est pas sans rappeler l’écriture en langage [[APL (langage)|APL]], qui lui aussi traite ''globalement'' les tableaux, ou d’un [[Programmation fonctionnelle|langage fonctionnel]] comme [[Haskell]]. Une extension de ce dernier nommé ''QHaskell'' (''quantum Haskell'') existe depuis 2006<ref>[http://ppginf.ucpel.tche.br/weciq/CD/Artigos/JulianaVizzotto/juliana-vizzotto.pdf Quantum Haskell : quantum data and control].</ref>.

Un autre module propose également des simulations d'opérations quantiques, <code>Quantum::Entanglement</code><ref>[http://search.cpan.org/~ajgough/Quantum-Entanglement-0.32/Entanglement.pm Module Perl Quantum::Entanglement].</ref>.

Le [[Massachusetts Institute of Technology|MIT]], pour sa part, a placé en [[Open source]] un outil d’aide à l’architecture de circuits quantiques (théoriques) simples<ref>{{lien web |titre=Quantum Architectures : qasm2circ<!-- Vérifiez ce titre --> |url=http://www.media.mit.edu/quanta/qasm2circ/ |site=mit.edu |consulté le=13-04-2023}}.</ref>.

=== Python ===
* Le [[framework]] ''[[qiskit]]'' permet de préparer des programmes utilisant des données quantiques en Python et de les envoyer pour exécution sur un simulateur ou un calculateur quantique IBM accessible par la Toile. Pour l'installer, tapez :
::<code>pip install qiskit</code>

* Le préprocesseur Q# (Q-sharp) fournit un code [[Python (langage)|Python]] appelant des fonctions de bibliothèque fournies par [[Microsoft]]<ref>[https://docs.microsoft.com/fr-fr/quantum/quickstart?view=qsharp-preview&tabs=tabid-python Quantum basics with Q] {{en}}</ref>

=== C ===
Les dépôts [[Debian]] et [[Ubuntu (système d'exploitation)|Ubuntu]] (Linux) proposent également via le gestionnaire de paquets [[Advanced Packaging Tool|APT]] la bibliothèque de sous-programmes C ''[[libquantum]]''<ref>{{lien web |titre=Simulation of quantum mechanics<!-- Vérifiez ce titre --> |url=http://www.libquantum.de/ |site=libquantum.de |consulté le=13-04-2023}}.</ref>, qui implémente la simulation d'un registre quantique. Une interface permet de lui appliquer des opérations simples comme la [[Transformée de Hadamard#lien depuis calculateur quantique|porte de Hadamard]]. Les mesures se font soit (comme sur un véritable calculateur quantique) qubit par qubit, soit pour plus de simplicité sur le registre entier.

Les implémentations des algorithmes de Shor et de Grover sont fournies à titre d'exemple, ainsi qu'une interface pour la ''correction d'erreur quantique'' (QEC) et le support de la [[décohérence quantique|décohérence]]. Les auteurs en sont Bjorn Butscher et Hendrik Weimer.

=== CUDA ===
Ce type de simulation n'est plus exclusivement logiciel, mais utilise le parallélisme des processeurs d'une carte graphique moderne (par exemple en 2017 la [[GTX 1080]], 2560 processeurs) avec [[Compute Unified Device Architecture|CUDA]] pour simuler directement les calculs simultanés, ce qui permet de simuler jusqu'à 11 qubits supplémentaires pour un coût et en un temps raisonnables<ref>[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010465509003117 Simulation de calcul quantique avec une carte graphique sous CUDA].</ref>.

Le constructeur [[Nvidia]] améliore en 2022 le logiciel de simulation quantique ''Qdiskit''<ref>{{lien web |langue=en |titre=Improve Quantum Simulations With Qiskit Aer + cuQuantum |url=https://medium.com/qiskit/improve-quantum-simulations-with-qiskit-aer-cuquantum-9cd4bf69f042 |site=medium.com |périodique=Qiskit |date=22-03-2022 |consulté le=13-04-2023}}.</ref>

=== Centres de simulation ===
Par définition du terme, aussi longtemps qu'on reste en dessous du seuil dit de ''suprématie quantique'', les mêmes calculs peuvent être effectués en calcul quantique et, plus lentement, en simulation numérique. Le groupe français [[Atos]] propose à cette fin ce qu'il nomme sa ''Quantum Learning Machine'' (QLM) simulant jusqu’à 40 qubits<ref>[http://www.lemondeinformatique.fr/actualites/lire-atos-lance-un-simulateur-quantique-30-a-40-qubits-68736.html Atos : Quantum Learning Machine], ''Le Monde Informatique'', juillet 2017.</ref>. Ajouter un qubit double soit le coût de la machine, soit le temps de calcul ainsi que la mémoire exigée. Cette machine se caractérise par une puissance de traitement pas très supérieure à celle d'un serveur muni de lames [[Xeon]], mais possédant en revanche plusieurs téraoctets de mémoire ''vive'' (jusqu'à 48) afin de ne pas freiner les calculs (voir article).

=== Le kit Q# (''Q-sharp'') ===
[[Microsoft]] met à disposition un kit nommé Q# disponible pour [[Microsoft Windows|Windows]] et [[MacOS]]/[[Linux]]<ref>[https://www.microsoft.com/en-us/quantum/development-kit Kit de développement Q#]</ref>, en donne sur son site quelques exemples de programmes<ref>[https://docs.microsoft.com/fr-fr/quantum/quickstart?view=qsharp-preview&tabs=tabid-vs2017 Programmation en Q#]</ref> et a placé sur [[YouTube]] une conférence sur la programmation de calculateurs quantiques à destination des développeurs sur langages classiques<ref>[https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=F_Riqjdh2oM Vidéo : Programmation quantique pour les développeurs classiques]{{en}}</ref>.

=== Tensorflow Quantum (TFQ) ===
Il s'agit d'une version permettant d'utiliser du calcul quantique dans [[TensorFlow]], bibliothèque [[Open source]] destinée à l'[[apprentissage automatique]]. Elle permet de travailler avec {{Lien|trad=Cirq|fr=Cirq|texte=Cirq}} et les processeurs quantiques [[D-Wave]] ainsi que [[Processeur Sycamore|Sycamore]] de Google. L'ensemble a été annoncé le {{date-|9 mars 2020}}<ref>{{lien web |auteur1=Benoît Théry |titre=Google lance TensorFlow Quantum, une bibliothèque logicielle open-source dédiée au quantique |url=https://www.clubic.com/technologies-d-avenir/actualite-888153-google-tensorflow-quantum-bibliotheque-logicielle-open-source-dediee-quantique.html |site=clubic.com |date=10-03-2020 |consulté le=04-08-2020}}.</ref>.

== Budgets ==
D'après un rapport de 2005 de l'Union européenne<ref>Peter Zoller, Quantum Information Processing and Communication : Fet Proactive Initiative in the 6th Framework Programme, juin 2005.</ref>, les États-Unis consacraient alors 75 millions d'euros à ces recherches contre {{nombre|8|millions}} pour l'Europe. Le [[Canada]] aurait dépensé à peu près à la même époque {{nombre|12|millions}} d'euros par an, le Japon {{nombre|25|millions}} et l'Australie {{nombre|6|millions}}{{sfn|Coisne|2006|texte=Coisne {{et al}} 2006|p=45}}.

En 2023, l'entreprise française [[Pasqal]] fait une levée de fonds record de 100 millions d'euros pour le développement de ses ordinateurs quantiques. Cette levée de fonds permettra à l'entreprise de réaliser des recrutements et de développer la recherche<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=French Tech : Pasqal lève 100 millions d'euros, un record dans l'ordinateur quantique en Europe |url=https://www.lesechos.fr/start-up/deals/french-tech-pasqal-leve-100-millions-deuros-un-record-dans-lordinateur-quantique-en-europe-1899817 |site=Les Echos |date=2023-01-24 |consulté le=2023-01-25}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article|langue=fr|prénom1=Gautier| nom1=Virol| titre=Les projets de Pasqal après sa levée de fonds record de 100 millions d’euros| périodique=[[L'Usine nouvelle]]| date=2023-01-24|lire en ligne=https://www.usinenouvelle.com/editorial/les-projets-de-pasqal-apres-sa-levee-de-fonds-de-100-millions-d-euros.N2092266|consulté le=2023-01-25}}.</ref>.

== Applications ==
''IBM Q'', la division quantique de [[IBM]], donne quelques exemples d'applications du calcul quantique, dans la médecine, la logistique, la finance, et l'intelligence artificielle<ref>[https://www.research.ibm.com/ibm-q/learn/quantum-computing-applications/ Applications que calcul quantique] (IBM Q).</ref>.

L'[[algorithme de Shor]], permettant de décoder un [[Cryptographie asymétrique|chiffrement à clé publique]], et [[Algorithme de Grover|celui de Grover]], permettant d'effectuer une recherche d'éléments dans un espace de stockage, sont des exemples d'application du calcul quantique. De la même façon, certaines [[simulation informatique|simulations numériques]] concernées par l’[[explosion combinatoire]], pourraient tirer des bénéfices d'un calculateur quantique.

Dans les années 1970, la [[Société nationale des chemins de fer français|SNCF]] a dédié un appareil électronique classique au calcul fortement combinatoire. Celui-ci servait à optimiser les roulements sous contraintes. Il s'agissait de l’« Optimateur Cybco C100-1024 », qui opérait par exploration câblée de toutes les solutions possibles, en allégeant ses calculs par des considérations d'impossibilité et de symétrie<ref>{{Ouvrage |langue=fr |auteur1=Michel Nivault |titre=Logiciel et matériel permettant de traiter en temps réel des problèmes hautement combinatoires |éditeur= |année=1976 |pages totales=152 |isbn= |lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=_fAuOAAACAAJ}}.</ref>. Depuis, la résolution de problèmes fortement combinatoires par des circuits spécialisés a fait l'objet de brevets<ref>{{lien web |langue=en |titre=Procede et systeme d'optimisation de rehebergement |url=http://www.google.com/patents/EP0886957A1?cl=fr |site=google.com |date=30-12-1998 |consulté le=13-04-2023}}.</ref>.

En novembre 2008, Aram W. Harrow, Avinatan Hassidim et [[Seth Lloyd]] ont publié<ref>{{Article |langue=en |auteur1=Aram W. Harrow |auteur2=Avinatan Hassidim |auteur3=Seth Lloyd|titre=Quantum algorithm for solving linear systems of equations |périodique=[[arXiv]] quant-ph |date=19-11-2008 |lire en ligne=https://arxiv.org/abs/0811.3171 |consulté le=01-07-2020 |doi=10.1103/PhysRevLett.103.150502}}.</ref> une méthode quantique permettant de résoudre des [[système linéaire|systèmes d’équations linéaires]] à matrices creuses en un temps O(log(n)) au lieu de O(n).

En [[réseau de neurones artificiels|réseaux de neurones]], la méthode dite du ''greedy learning''<ref>https://www.youtube.com/watch?v=AyzOUbkUf3M ([[Google]] Techtalks, 2007).</ref> a été signalée en 2009 par [[D-Wave]] comme une application possible<ref>{{lien web |langue=en |titre=Private Site |url=http://dwave.wordpress.com/2009/04/16/deep-belief-networks/ |site=dwave.wordpress.com |consulté le=13-04-2023}}.</ref>.

Dans le domaine de l'[[intelligence artificielle]], pour le [[traitement automatique des langues]], un traitement de texte pourrait modéliser l’univers associé au sujet et réagir à la sémantique qu’il pourrait en inférer<ref>[http://citeseer.ist.psu.edu/chen02quantum.html Ph.D. Thesis, ''Quantum Computation and Natural Language Processing'' (2002), Joseph C.H. Chen].</ref>. Ceci serait également possible avec la [[reconnaissance automatique de la parole|reconnaissance vocale]] et la [[reconnaissance de formes]], en association avec la technologie de [[Apprentissage profond|Deep learning]].

[[JPMorgan Chase|JP Morgan Chase]] a établi un partenariat avec [[IBM]] et [[Samsung Electronics|Samsung]] pour étudier les applications des ordinateurs quantique pour les [[Opérateur de marché|opérations financières]] et la prédiction de leurs risques<ref>{{Lien web|langue=English|titre=JPMorgan Chase And Samsung Are Partnering With IBM To Build Business Apps On Quantum Computers|url=https://www.forbes.com/sites/alexkonrad/2017/12/14/why-companies-like-jpmorgan-chase-and-samsung-are-partnering-with-ibm-in-quantum-computing/|site=forbes.com|date=14 décembre 2017|consulté le=10 janvier 2019}}.</ref>.

Le calcul quantique apportant un avantage quantitatif en matière combinatoire, sans en apporter au niveau du nombre des entrées-sorties (celles-ci restant séquentielles<ref group=alpha>On ne peut les obtenir que bit par bit, toute observation de l'état quantique — qui n'est pas forcément la lecture d'un qubit particulier, mais toute opération ramenant un bit à partir d'une interrogation de l'état, comme ''all()'' ou ''any()'' — altérant tout le reste de l'état interne, et demandant que soit refait le calcul pour l'observation d'un autre bit.</ref>), il est essentiellement adapté aux problèmes dans lesquels les calculs combinatoires sont importants au regard du nombre de sorties<ref>http://www.cs.virginia.edu/~robins/The_Limits_of_Quantum_Computers.pdf (Scientific American).</ref>. Cette particularité le rend adapté à un usage à distance, via [[Internet]] par exemple, et permet d'utiliser des systèmes encombrants et refroidis par cryogénie.

La question suivante a été soulevée dans la littérature : faut-il construire le modèle sur l’ordinateur « classique » puis le faire évaluer par le calculateur quantique, ou bien faut-il laisser tout le travail au calculateur quantique, au risque d’être moins rapide pour les tâches traditionnelles<ref>http://www.mathstat.dal.ca/~selinger/qpl2006/ 4th International Workshop on Quantum Programming Languages(Regardez à 'Quantum arrows in Haskell' de J. K. Vizzotto, A. C. da Rocha Costa, A. Sabry ; pour une mise en évidence d’équivalences).</ref> ? Des [[#Simulation d’un calculateur quantique|émulateurs de modèles quantiques]] ont été construits pour permettre d'apporter des éléments de réponse à cette question.

Des applications opérationnelles sont en cours de recherche pour l'utilisation d'ordinateur NISQ ([[noisy intermediate scale quantum]])<ref>{{lien web | titre = Science friction - L'ère du Nisq | url = https://www.industrie-techno.com/article/le-quantique-entre-dans-l-industrie-avec-les-technos-nisq.56395 | date = 10 mars 2019 | consulté le = 20 avril 2020}}.</ref>.

== Notes et références ==
{{Traduction/Référence|lang1=en|art1=Quantum computing|type=note|id1=692141406}}

=== Notes ===
{{Références| groupe=alpha}}

=== Références ===
{{Références nombreuses}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets| commons=Category:Quantum computing| wikiquote=calculateur quantique}}

=== Bibliographie ===
* {{article|langue=fr|auteur1=Sophie Coisne|directeur1=oui|et al.=oui|périodique=[[La Recherche (magazine)|La Recherche]]|titre=L'ordinateur quantique|mois=juin|année=2006|numéro=398|libellé=Coisne {{et al}} 2006}}.
* {{Ouvrage|langue=en|auteur1=[[David Deutsch]]|titre=The Fabric of Reality|traduction titre=[[L'Étoffe de la réalité]]|éditeur=|année=1997|isbn=978-0-7139-9061-4|libellé=Deutsch 1997}}.
* Gershenfeld, Neil, and Isaac L. Chuang. "[http://cba.mit.edu/docs/papers/98.06.sciqc.pdf Quantum computing with molecules.]" Scientific American 278.6 (1998): 66-71.
* {{Ouvrage|langue=en|auteur1=M. A. Nielsen|auteur2=Isaac Chuang|titre=Quantum Computation and Quantum Information|éditeur=Cambridge University Press|année=2000|isbn=0-521-63503-9|libellé=Nielsen et Chuang 2000}}.
* {{Ouvrage|langue=fr|prénom1=Michel|nom1=Le Bellac|titre=Introduction à l'information quantique|éditeur=Éditions Belin|lieu=Paris|année=2005|pages totales=126|isbn=2-7011-4032-3|libellé=Le Bellac 2005}}.
* {{article|langue=fr|auteur1=[[Seth Lloyd]]|titre=Confidentialité et Internet quantique|périodique=[[Pour la science]]|volume=391|mois=mai|année=2010|pages=60–65|libellé=Lloyd 2010}}.
* {{Ouvrage|auteur1=[[Jean-Baptiste Waldner]]|titre=Nano-informatique et intelligence ambiante|sous-titre=Inventer l'ordinateur du {{s-|XXI|e}}|éditeur=Hermes Science|lieu=Londres|année=2006|pages totales=302|isbn=2-7462-1516-0|libellé=Waldner 2006}}.
* {{ouvrage| titre=Bienvenue dans la nouvelle révolution quantique| sous-titre=Ordinateur, cryptographie, Internet, spatial{{etc.}} : pourquoi le {{s-|XXI}} sera quantique| auteur1=[[Julien Bobroff]]| éditeur=[[Groupe Flammarion|Flammarion]]| date=octobre 2022| isbn=978-2-0802-7040-5| pages totales=338}}
* {{Article|langue=en|prénom1=Sergei|nom1=Kurgalin|prénom2=Sergei|nom2=Borzunov|titre=Concise Guide to Quantum Computing|périodique=Texts in Computer Science|date=2021|issn=1868-0941|issn2=1868-095X|doi=10.1007/978-3-030-65052-0|lire en ligne=https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-65052-0|consulté le=2024-01-04}}.
* {{Article| langue=fr| titre=Où se cache l'avantage quantique ?| auteur1=Charlie Wood| périodique=[[Pour la science]]| numéro=559| date=mai 2024| pages=44-51| lire en ligne=https://www.pourlascience.fr/sd/informatique/ou-se-cache-l-avantage-quantique-26343.php| accès url=libre| consulté le=17 juin 2024}}

=== Articles connexes ===
{{Colonnes| taille=20|
* [[Algorithme de Shor]]
* [[Algorithme de Grover]]
* [[Algorithme de Deutsch-Jozsa]]
* {{Lien|langue=en|trad=Schmidt decomposition|fr=Décomposition de Schmidt}}
* [[Information quantique]]
* [[Informatique quantique]]
* [[Opérateur de Kerr Hamilton]]
* [[Ordinateur du futur]]
* [[Physique quantique]]
* [[Porte de Toffoli]]
* [[Processeur Sycamore]]
* [[Qubit]]
* [[Wolfgang Wernsdorfer]]
* [[Transformée de Fourier quantique]]
* [[D-Wave]]
}}

=== Liens externes ===
{{Liens}}
* [http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier552-1.php L'ordinateur quantique], dossier Futura-Sciences. Publié en 2005, cet article a été remis à jour en 2013 sur le site de l'auteur ([http://www.astrosurf.com/luxorion/ordinateur-quantique.htm LUXORION])
* [http://cel.archives-ouvertes.fr/docs/00/09/29/55/PDF/cel-29.pdf Introduction à l’informatique quantique], pour les '''non'''-physiciens, Michel Le Bellac ([[Centre national de la recherche scientifique|CNRS]])
* {{en}} ''An Introduction to Quantum Computing for Non-Physicists'', Eleanor G. Rieffel et Wolfgang Polak, {{Arxiv|quant-ph/9809016}}
* {{en}} [http://www.cl.cam.ac.uk/Teaching/2003/QuantComp/lecture2.pdf Bases d’algèbre linéaire pour le calcul quantique] (PDF)
* {{en}} [https://www.quantamagazine.org/why-is-quantum-computing-so-hard-to-explain-20210608/ Qu’est-ce qui rend le calcul quantique si dur à expliquer ?], un article de vulgarisation de [[Scott Aaronson]] sur ''[[Quanta Magazine|Quanta]].''

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