Informatique quantiqueL'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des calculateurs quantiques et des associés. La notion s'oppose à celle d'informatique dite « classique » n'utilisant que des phénomènes de physique classique, notamment de l'électricité (exemple du transistor) ou de mécanique classique (exemple historique de la machine analytique). En effet, l'informatique quantique utilise également des phénomènes de la mécanique quantique, à savoir l'intrication quantique et la superposition.
Intrication quantiqueEn mécanique quantique, l'intrication quantique, ou enchevêtrement quantique, est un phénomène dans lequel deux particules (ou groupes de particules) forment un système lié, et présentent des états quantiques dépendant l'un de l'autre quelle que soit la distance qui les sépare. Un tel état est dit « intriqué » ou « enchevêtré », parce qu'il existe des corrélations entre les propriétés physiques observées de ces particules distinctes. En effet, le théorème de Bell démontre que l'intrication donne lieu à des actions non locales.
Quantum networkQuantum networks form an important element of quantum computing and quantum communication systems. Quantum networks facilitate the transmission of information in the form of quantum bits, also called qubits, between physically separated quantum processors. A quantum processor is a small quantum computer being able to perform quantum logic gates on a certain number of qubits. Quantum networks work in a similar way to classical networks. The main difference is that quantum networking, like quantum computing, is better at solving certain problems, such as modeling quantum systems.
Cryptographie quantiqueLa cryptographie quantique consiste à utiliser les propriétés de la physique quantique pour établir des protocoles de cryptographie qui permettent d'atteindre des niveaux de sécurité qui sont prouvés ou conjecturés non atteignables en utilisant uniquement des phénomènes classiques (c'est-à-dire non-quantiques). Un exemple important de cryptographie quantique est la distribution quantique de clés, qui permet de distribuer une clé de chiffrement secrète entre deux interlocuteurs distants, tout en assurant la sécurité de la transmission grâce aux lois de la physique quantique et de la théorie de l'information.
Information quantiqueLa théorie de l'information quantique, parfois abrégée simplement en information quantique, est un développement de la théorie de l'information de Claude Shannon exploitant les propriétés de la mécanique quantique, notamment le principe de superposition ou encore l'intrication. L'unité qui est utilisée pour quantifier l'information quantique est le qubit, par analogie avec le bit d'information classique.
Distribution quantique de cléL'échange quantique de clé (ou distribution quantique de clé, ou négociation quantique de clé), souvent abrégé QKD (pour l'anglais : quantum key distribution) est un échange de clé, c'est-à-dire un protocole cryptographique visant à établir un secret partagé entre deux participants qui communiquent sur un canal non sécurisé. Ce secret sert généralement à générer une clé cryptographique commune (c'est pourquoi il s'agit d'échange de clé, au singulier), permettant ensuite aux participants de chiffrer leurs communications au moyen d'un algorithme de chiffrement symétrique.
Simulateur quantiquevignette|Sur cette photo d'un simulateur quantique, les ions sont fluorescents, ce qui indique que les qubits sont tous dans le même état ("1" ou "0"). Dans de bonnes conditions expérimentales, les ions du cristal prennent spontanément une structure triangulaire. Crédit: Britton/NIST vignette|Illustration de ions piégés : Le cœur du simulateur est un cristal de deux dimensions de ions de béryllium (sphères bleues); l'électron ultrapériphériques de chaque ion est un bits quantiques (flèches rouges).
Superconducting quantum computingSuperconducting quantum computing is a branch of solid state quantum computing that implements superconducting electronic circuits using superconducting qubits as artificial atoms, or quantum dots. For superconducting qubits, the two logic states are the ground state and the excited state, denoted respectively. Research in superconducting quantum computing is conducted by companies such as Google, IBM, IMEC, BBN Technologies, Rigetti, and Intel. Many recently developed QPUs (quantum processing units, or quantum chips) utilize superconducting architecture.
Quantum information scienceQuantum information science is a field that combines the principles of quantum mechanics with information science to study the processing, analysis, and transmission of information. It covers both theoretical and experimental aspects of quantum physics, including the limits of what can be achieved with quantum information. The term quantum information theory is sometimes used, but it does not include experimental research and can be confused with a subfield of quantum information science that deals with the processing of quantum information.
Suprématie quantiqueLa suprématie quantique, aussi appelée avantage quantique, désigne le nombre de qubits au-delà duquel plus aucun superordinateur classique n'est capable de gérer la croissance exponentielle de la mémoire et la bande passante de communication nécessaire pour simuler son équivalent quantique. Les superordinateurs de 2017 peuvent reproduire les résultats d'un ordinateur quantique de , mais à partir de cela devient physiquement impossible. Le seuil d'environ 50 qubits correspond à la limite théorique de la suprématie quantique.
Quantum programmingQuantum programming is the process of designing or assembling sequences of instructions, called quantum circuits, using gates, switches, and operators to manipulate a quantum system for a desired outcome or results of a given experiment. Quantum circuit algorithms can be implemented on integrated circuits, conducted with instrumentation, or written in a programming language for use with a quantum computer or a quantum processor. With quantum processor based systems, quantum programming languages help express quantum algorithms using high-level constructs.
Téléportation quantiqueLa téléportation quantique est une technique de transfert d'informations quantiques qui consiste à transférer l’état quantique d’un système vers un autre système similaire et distant, sans avoir besoin de transporter physiquement le système lui-même. En d'autres termes, c'est un moyen de transmettre l'information contenue dans un système quantique à un autre endroit, sans avoir à déplacer le système physique.
Quantum channelIn quantum information theory, a quantum channel is a communication channel which can transmit quantum information, as well as classical information. An example of quantum information is the state of a qubit. An example of classical information is a text document transmitted over the Internet. More formally, quantum channels are completely positive (CP) trace-preserving maps between spaces of operators. In other words, a quantum channel is just a quantum operation viewed not merely as the reduced dynamics of a system but as a pipeline intended to carry quantum information.
Code quantiqueLes codes quantiques sont l'équivalent quantique des codes correcteurs. La théorie des codes quantiques est donc une branche de l'information quantique qui s'applique à protéger l'information quantique des effets de la décohérence. La correction d'erreur quantique est un élément essentiel du calcul tolérant aux fautes qui doit gérer non seulement les erreurs dans l'information stockée, mais aussi dans l'application des portes quantiques, la préparation de nouveaux états ainsi que dans les opérations de mesure.
Code correcteurvignette|Pour nettoyer les erreurs de transmission introduites par l'atmosphère terrestre (à gauche), les scientifiques de Goddard ont appliqué la correction d'erreur Reed-Solomon (à droite), qui est couramment utilisée dans les CD et DVD. Les erreurs typiques incluent les pixels manquants (blanc) et les faux signaux (noir). La bande blanche indique une brève période pendant laquelle la transmission a été interrompue.
Error correction codeIn computing, telecommunication, information theory, and coding theory, forward error correction (FEC) or channel coding is a technique used for controlling errors in data transmission over unreliable or noisy communication channels. The central idea is that the sender encodes the message in a redundant way, most often by using an error correction code or error correcting code (ECC). The redundancy allows the receiver not only to detect errors that may occur anywhere in the message, but often to correct a limited number of errors.
Linear optical quantum computingLinear optical quantum computing or linear optics quantum computation (LOQC) is a paradigm of quantum computation, allowing (under certain conditions, described below) universal quantum computation. LOQC uses photons as information carriers, mainly uses linear optical elements, or optical instruments (including reciprocal mirrors and waveplates) to process quantum information, and uses photon detectors and quantum memories to detect and store quantum information.
Quantum operationIn quantum mechanics, a quantum operation (also known as quantum dynamical map or quantum process) is a mathematical formalism used to describe a broad class of transformations that a quantum mechanical system can undergo. This was first discussed as a general stochastic transformation for a density matrix by George Sudarshan. The quantum operation formalism describes not only unitary time evolution or symmetry transformations of isolated systems, but also the effects of measurement and transient interactions with an environment.
Quantum tomographyQuantum tomography or quantum state tomography is the process by which a quantum state is reconstructed using measurements on an ensemble of identical quantum states. The source of these states may be any device or system which prepares quantum states either consistently into quantum pure states or otherwise into general mixed states. To be able to uniquely identify the state, the measurements must be tomographically complete. That is, the measured operators must form an operator basis on the Hilbert space of the system, providing all the information about the state.
États de BellLes états de Bell sont en informatique quantique les états d'intrication maximale de deux particules. Les quatre états ci-dessous à deux qubits, correspondant à une intrication maximale, sont désignés comme étant les États de Bell : (1) (2) (3) (4) vignette|Circuit quantique obtenant . Un circuit quantique composé d'une porte de Hadamard et d'une permet d'obtenir le premier état de Bell . Ce circuit est utilisé dans la téléportation quantique, dans lequel un deuxième circuit permet d'obtenir les quatre états de Bell.
