Les ordinateurs classiques et les ordinateurs quantiques ont plusieurs similitudes, rappelle la page consacrée à ce sujet à l’Institut de technologie de Californie (Caltech). Tous deux utilisent des puces et des circuits et leurs opérations sont dirigées par des algorithmes.

Mais la principale différence réside dans la façon d’effectuer les calculs. Dans le cas des ordinateurs classiques, chaque unité d’information (un bit) est représentée soit comme un 0, soit comme un 1. Tandis que les ordinateurs quantiques ont recours à des qubits qui peuvent entreposer simultanément l’information sous la forme de 0 et de 1 grâce à la superposition des états, un principe de base du quantique. Les « éléments » des qubits ne sont pas des grains de matière, comme un atome ou un électron, mais des « ondes ». Et comme pour la lumière, plusieurs ondes de fréquences différentes peuvent se superposer pour former une onde complexe. Chaque qubit devient donc une superposition d’ondes.

De plus, le principe d’intrication quantique, dont nous avons parlé dans le deuxième texte de cette série, permet de créer un lien entre deux qubits, même si ceux-ci sont très éloignés l’un de l’autre. Ces deux propriétés, uniques aux ordinateurs quantiques, signifient qu’il est possible d’encoder beaucoup plus de données dans les qubits que dans les bits classiques. C’est ça qui a fait dire aux plus optimistes qu’ils allaient remplacer les ordinateurs classiques. 

Ils sont supérieurs? Vrai

Les ordinateurs quantiques ont en effet le potentiel de résoudre en quelques minutes des problèmes qui nécessiteraient des milliers d’années à un ordinateur classique, explique-t-on sur le site de la compagnie IBM. Par exemple, les ordinateurs classiques ont beaucoup de difficultés avec la factorisation des grands nombres, c’est-à-dire trouver les nombres qu’il faut multiplier pour obtenir un résultat donné. Cette tâche serait plus facile avec un ordinateur quantique.

En 2019, Google a prouvé la suprématie quantique quand son ordinateur de 53-qubits a réalisé un calcul complexe en 200 secondes, alors qu’un ordinateur traditionnel aurait mis 10 000 ans. 

Le problème est qu’il s’agissait d’un problème n’ayant aucune application dans la vie de tous les jours, soulignait en 2025 Muhammad Usman, du Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, une agence gouvernementale de recherche australienne. De plus, des scientifiques d’IBM ont démontré par la suite que ce genre de calcul peut être effectué plus efficacement par des superordinateurs conventionnels.

Pour réaliser des calculs utiles, les ordinateurs quantiques auront besoin de milliers de qubits, notent les chercheurs de Caltech. Ceux disponibles actuellement ont généralement 100 qubits ou moins. IBM prévoit construire un ordinateur de 4158 qubits en 2026.

Ils sont fiables? Ça dépend

Accroitre le nombre de qubits est toutefois un défi pour les physiciens. En effet, il est difficile d’isoler les qubits, qui peuvent alors interagir avec les autres molécules et les champs électromagnétiques de l’environnement. Ils perdent ainsi leurs propriétés quantiques, ce qui augmente le risque d’erreur.

La qualité des qubits est donc tout aussi importante que la quantité, écrivait Muhammad Usman. Beaucoup de progrès ont été faits en 2024 pour mieux corriger les erreurs, en ayant recours, par exemple, à des systèmes redondants qui permettent de vérifier la fiabilité en continu.

Un autre problème réside dans le fait que les qubits sont basés sur les probabilités. Cela signifie qu’ils peuvent suggérer plusieurs réponses possibles à une même question. Ces résultats doivent ensuite être analysés statistiquement pour déterminer le résultat qui est le plus plausible, expliquait en janvier 2025 Domenico Vicinanza, professeur à l’Université Anglia Ruskin, au Royaume-Uni. Cette façon de faire permet de sauver du temps lorsqu’il s’agit de problèmes trop complexes pour les ordinateurs traditionnels. Cependant, elle n’est pas appropriée pour des applications de la vie quotidienne.

Utiles dans le quotidien? Non

Les ordinateurs quantiques ne risquent donc pas de faire leur apparition dans nos foyers de sitôt: en plus des obstacles reliés aux qubits, il s’agit d’appareils qui occupent beaucoup d’espace et qui sont très sensibles aux variations de température, aux champs magnétiques, aux ondes wifi et aux vibrations. Ils doivent être conservés à des températures extrêmement froides, c’est-à-dire près du zéro absolu (-273°C), comme le décrit le site d’IBM.

Il n’existe pas pour l’instant d’ordinateurs quantiques qui soient adaptés à une utilisation quotidienne dans des conditions normales, écrivait Domenico Vicinanza, professeur à l’Université Anglia Ruskin, au Royaume-Uni. C’est pourquoi certaines entreprises comme IBM et Microsoft mettent leurs ordinateurs quantiques exclusivement à la disposition des organisations de recherche, rapportait dès 2021 la revue Nature.

L’utilisation des ordinateurs quantiques, y lisait-on, demeurera probablement réservée à des situations particulières, comme décrire le comportement d’un atome dans une molécule, développer de nouveaux médicaments, améliorer la sécurité des algorithmes d’intelligence artificielle, mettre au point des méthodes plus sécuritaires de cryptographie ou mieux comprendre les phénomènes quantiques. Pour la plupart des tâches ordinaires, les ordinateurs traditionnels sont encore la meilleure solution, affirment les chercheurs d’IBM. Ils sont plus robustes, plus prévisibles et font moins d’erreurs, confirmait Domenico Vicinanza.

Verdict

Les ordinateurs quantiques ont le potentiel de résoudre en très peu de temps des problèmes complexes et trop difficiles pour les ordinateurs classiques. Ils ne sont toutefois pas encore complètement au point et surtout, ils ne sont pas adaptés aux besoins du citoyen moyen.

Ce texte est le 6e d’une série de 8 sur les mythes du quantique.