À l'heure actuelle, les principaux pays du monde se livrent une concurrence acharnée dans le domaine des ordinateurs quantiques, et la Chine a réalisé d'importantes innovations dans ce domaine. Parmi celles-ci, la plus remarquable est la nouvelle série de percées réalisées par la Chine dans le domaine de l'informatique quantique : le dernier ordinateur quantique chinois, « Wukong », qui sera équipé d'un processeur quantique supraconducteur de 72 bits, dispose d'une puissance de calcul supérieure à celle des ordinateurs traditionnels.
Cet article présente le concept, les avantages, la composition et les domaines d'application des ordinateurs quantiques, ainsi que l'histoire du développement de la Chine et sa position de leader dans le domaine de l'informatique quantique.
Qu'est-ce qu'un ordinateur quantique ?
L'ordinateur quantique est un nouveau type d'équipement informatique. Comparé aux ordinateurs traditionnels, il présente de nombreux avantages. Il peut accomplir en peu de temps certaines tâches informatiques difficiles pour les ordinateurs traditionnels, telles que la simulation de phénomènes quantiques complexes et le déchiffrage de codes.
Avantages des ordinateurs quantiques
Par rapport aux ordinateurs traditionnels, les ordinateurs quantiques peuvent effectuer un grand nombre de tâches informatiques sur la base de l'interférence, car les bits quantiques (qubits) ont les caractéristiques de superposition et d'intrication. De cette manière, les ordinateurs quantiques peuvent effectuer plus de tâches informatiques en moins de temps et ont une vitesse de calcul plus élevée et une puissance de calcul plus forte que les ordinateurs traditionnels.
Plus précisément, les ordinateurs quantiques peuvent atteindre des capacités de calcul supérieures à celles des ordinateurs classiques grâce à deux caractéristiques : le « parallélisme quantique » et l'« intrication quantique ». Parmi celles-ci, le « parallélisme quantique » permet de traiter plusieurs problèmes de calcul en même temps, tandis que l'« intrication quantique » permet de réaliser des problèmes de calcul globaux, de sorte que les ordinateurs quantiques peuvent effectuer un grand nombre de tâches de calcul en peu de temps.
L'histoire du développement de l'ordinateur quantique chinois
En 2017, le scientifique chinois Wang Jianghong et d'autres chercheurs ont réussi à établir une communication quantique dans l'espace, ce qui constitue la première expérience de communication quantique dans l'espace au monde.
En 2018, la Chine a lancé avec succès le satellite « Micius » destiné à des expériences scientifiques quantiques, ouvrant ainsi une nouvelle ère dans le domaine de la communication quantique.
En 2022, la Chine a lancé avec succès le premier prototype d'ordinateur quantique au monde, baptisé « Nine Chapters ». Cet appareil, qui atteint un niveau de pointe mondial, est capable d'effectuer des calculs quantiques sur 33 bits. Début juin 2023, l'équipe de recherche de l'Université des sciences et technologies de Chine, s'appuyant sur le prototype d'ordinateur quantique optique « Nine Chapters », a trouvé la solution à deux types de problèmes de théorie des graphes : « Dense Subgraph » et « Max-Haf ». Par rapport au superordinateur le plus rapide au monde, il simule exactement la même expérience environ 180 millions de fois plus rapidement en utilisant les algorithmes classiques de pointe actuels.
En 2023, la Chine a lancé le dernier ordinateur quantique « Wukong ». Il est équipé d'un processeur quantique supraconducteur de 72 bits et est actuellement l'un des ordinateurs quantiques les plus avancés. Il dépasserait la puissance de calcul des ordinateurs classiques et offrirait de nombreuses perspectives d'application. Sa sortie favorisera davantage le développement de la Chine dans le domaine de l'informatique quantique et apportera un meilleur soutien et une meilleure garantie à l'innovation technologique chinoise à l'échelle mondiale.
Ordinateur quantique supraconducteur
Un ordinateur quantique supraconducteur désigne un système physique de calcul quantique basé sur des jonctions Josephson supraconductrices. Il existe de nombreux schémas de mise en œuvre physique pour le calcul quantique, parmi lesquels le calcul quantique supraconducteur basé sur des circuits supraconducteurs est actuellement celui qui connaît la croissance la plus rapide et qui est à la pointe de l'industrialisation.
Avec le développement de la technologie, l'informatique quantique supraconductrice peut initialement répondre aux exigences des ordinateurs quantiques ; dans le même temps, la taille et les performances des puces quantiques supraconductrices ont également commencé à entrer dans l'ère de la technologie quantique de taille moyenne avec bruit.
Composition d'un ordinateur quantique supraconducteur
Si l'on prend l'exemple de l'ordinateur quantique original, son modèle WY-SC24-100 comprend un système de puces quantiques supraconductrices 24 bits, un système de mesure et de contrôle de calcul quantique, un système d'exploitation pour ordinateur quantique, un système de support d'environnement de calcul quantique et d'autres composants.
Système à puce quantique
Le système de puce quantique supraconductrice basé sur le processeur quantique supraconducteur Kuafu KF-C24-100 est le cœur de calcul de l'ordinateur quantique, qui permet l'exécution de programmes quantiques.
Système de mesure et de contrôle pour ordinateur quantique
Le système de mesure et de contrôle de l'informatique quantique est le système de contrôle de l'ordinateur quantique, qui sert à contrôler le fonctionnement de la puce quantique.
Système de soutien à l'environnement informatique quantique
Grâce au système de réfrigération à très basse température et au système actif de réduction des vibrations de l'hôte de l'ordinateur quantique, il offre un environnement de travail garantissant le fonctionnement stable de l'ordinateur quantique.
Système d'exploitation pour ordinateur quantique
Le premier système d'exploitation pour ordinateur quantique développé indépendamment par Benyuan Quantum, « Benyuan Sinan », fournit un cadre fondamental pour les systèmes logiciels de calcul quantique destinés aux ordinateurs quantiques. Il offre des fonctionnalités telles que l'exécution parallèle de plusieurs tâches de calcul quantique, l'étalonnage automatique des puces quantiques et la gestion efficace des ressources quantiques.
Applications des ordinateurs quantiques
Grâce à leur puissance de calcul révolutionnaire, les ordinateurs quantiques joueront un rôle important dans les domaines de la biomédecine, du big data, de l'intelligence artificielle, des technologies financières et autres, et sont susceptibles de modifier fondamentalement le modèle de développement de ces domaines.
Conception technique
L'informatique quantique peut améliorer l'efficacité informatique dans le domaine de la conception technique.
Biochimie
La nature parallèle des ordinateurs quantiques peut accélérer les développements dans des domaines tels que les simulations chimiques, le calcul des matériaux et la conception de médicaments.
Mégadonnées
L'efficacité exponentielle des calculs rendue possible par les ordinateurs quantiques peut améliorer la vitesse d'analyse des mégadonnées.
Technologie financière
Grâce au parallélisme de l'informatique quantique, celle-ci peut être appliquée au traitement de données massives, aux scénarios de trading à haute fréquence et aux situations de marché complexes dans le secteur financier.
Intelligence artificielle
L'utilisation d'ordinateurs quantiques permet d'analyser plus efficacement les mégadonnées, de raccourcir la courbe d'apprentissage des machines dotées d'intelligence artificielle et d'accélérer le développement de l'intelligence artificielle.
En conclusion
Avec le développement croissant de la technologie de l'informatique quantique, les principaux pays du monde mènent activement des recherches et explorent ses perspectives d'application, tout en encourageant le développement de ce domaine. Les innovations importantes de la Chine dans le domaine de l'informatique quantique sont particulièrement remarquables. Elle a dépassé de nombreuses puissances traditionnelles et est en passe de devenir la première puissance mondiale en matière d'informatique quantique.
La concurrence dans le domaine de l'informatique quantique devient également de plus en plus féroce. À l'heure actuelle, les avantages et la domination de la Chine dans ce domaine ont attiré l'attention des États-Unis et d'autres pays, et la Chine devra également faire face à la pression de la concurrence internationale. À l'avenir, nous devons continuer à renforcer l'innovation technologique et l'optimisation de la chaîne industrielle de la Chine dans le domaine de l'informatique quantique, et améliorer le statut et l'influence internationaux de la Chine dans ce domaine.
