A beginner's guide to quantum computing | Shohini Ghose

Traducteur: Guillaume Rouy Relecteur: Claire Ghyselen

Let's play a game.

Jouons ensemble.

Imagine that you are in Las Vegas,

Imaginez que vous êtes à Las Vegas

in a casino,

dans un casino.

Vous décidez de jouer à un jeu, sur un ordinateur du casino,

and you decide to play a game on one of the casino's computers,

just like you might play solitaire or chess.

tout comme vous pourriez jouer au solitaire ou aux échecs.

The computer can make moves in the game, just like a human player.

L'ordinateur peut faire ses mouvements dans le jeu comme un joueur humain.

This is a coin game.

Ceci est un jeu de jetons.

It starts with a coin showing heads,

On commence avec un jeton, côté face vers le haut,

and the computer will play first.

et l'ordinateur joue en premier.

It can choose to flip the coin or not,

Il peut choisir, ou non, de tirer à pile ou face

but you don't get to see the outcome.

mais vous ne pouvez pas connaître le résultat.

Next, it's your turn.

Maintenant, c'est à votre tour.

You can also choose to flip the coin or not,

Vous pouvez aussi choisir de tirer à pile ou face, ou non,

and your move will not be revealed to your opponent, the computer.

et votre tour n'est pas révélé à votre adversaire, l'ordinateur.

Finally, the computer plays again, and can flip the coin or not,

Ensuite, l'ordinateur joue de nouveau et peut tirer à pile ou face, ou non.

and after these three rounds,

Et après ces trois tours,

the coin is revealed,

le jeton est dévoilé,

and if it is heads, the computer wins,

et si c'est face, l'ordinateur gagne,

if it's tails, you win.

si c'est pile, vous gagnez.

So it's a pretty simple game,

C'est donc un jeu plutôt simple

and if everybody plays honestly, and the coin is fair,

et si chacun joue honnêtement et que le jeton n'est pas truqué,

then you have a 50 percent chance of winning this game.

vous avez 50% de chances de gagner à ce jeu.

And to confirm that,

Pour confirmer ceci,

I asked my students to play this game on our computers,

j'ai demandé à mes étudiants d'y jouer sur nos ordinateurs.

and after many, many tries,

Après de très nombreux essais,

their winning rate ended up being 50 percent, or close to 50 percent,

leur taux de victoire a fini par se rapprocher de 50%,

as expected.

comme prévu.

Sounds like a boring game, right?

Cela semble ennuyeux, comme jeu, non ?

But what if you could play this game on a quantum computer?

Mais si l'on pouvait y jouer sur un ordinateur quantique ?

Now, Las Vegas casinos do not have quantum computers,

Les casinos de Las Vegas n'ont pas encore d'ordinateurs quantiques,

as far as I know,

à ma connaissance,

but IBM has built a working quantum computer.

mais IBM a construit un ordinateur quantique opérant.

Here it is.

Le voici.

But what is a quantum computer?

Mais qu'est-ce qu'un ordinateur quantique ?

Well, quantum physics describes

En fait, la physique quantique décrit

the behavior of atoms and fundamental particles,

le comportement des atomes et des particules fondamentales,

like electrons and photons.

comme les électrons et les photons.

So a quantum computer operates

Un ordinateur quantique fonctionne

by controlling the behavior of these particles,

en contrôlant le comportement de ces particules,

but in a way that is completely different from our regular computers.

mais d'une manière totalement différente de nos ordinateurs habituels.

So a quantum computer is not just a more powerful version

Un ordinateur quantique n'est donc pas uniquement une version plus puissante

of our current computers,

de nos ordinateurs actuels,

just like a light bulb is not a more powerful candle.

de la même manière que l'ampoule n'est pas une bougie plus puissante.

You cannot build a light bulb by building better and better candles.

On ne peut pas construire une ampoule en fabriquant de meilleures bougies.

A light bulb is a different technology,

L'ampoule est une technologie différente,

based on deeper scientific understanding.

basée sur des connaissances scientifiques plus avancées.

Similarly, a quantum computer is a new kind of device,

De la même façon, un ordinateur quantique est un nouveau type d'instrument,

based on the science of quantum physics,

fondé sur la science de la physique quantique

and just like a light bulb transformed society,

et de la même manière que l'ampoule a transformé la société,

quantum computers have the potential to impact

les ordinateurs quantiques ont le potentiel d'influencer

so many aspects of our lives,

beaucoup d'aspects de notre vie,

including our security needs, our health care and even the internet.

y compris notre sécurité, nos services de santé et même l'Internet.

So companies all around the world are working to build these devices,

Des entreprises du monde entier cherchent à construire ces appareils

and to see what the excitement is all about,

et pour comprendre leur engouement,

let's play our game on a quantum computer.

jouons à notre jeu sur un ordinateur quantique.

So I can log into IBM's quantum computer from right here,

Je peux donc me connecter à l'ordinateur quantique d'IBM d'ici,

which means I can play the game remotely,

ce qui signifie que je peux jouer au jeu à distance

and so can you.

et par conséquent, vous aussi.

To make this happen, you may remember getting an email ahead of time, from TED,

Pour réaliser cela, vous vous souvenez peut-être d'un courriel de TED

asking you whether you would choose to flip the coin or not,

qui vous demandait si vous choisiriez de tirer à pile ou face, ou non,

if you played the game.

si vous jouiez au jeu.

Well, actually, we asked you to choose between a circle or a square.

En réalité, nous vous avons demandé de choisir entre un cercle et un carré.

You didn't know it, but your choice of circle meant "flip the coin,"

Vous ne le saviez pas, mais le cercle signifiait « tirer à pile ou face »

and your choice of square was "don't flip."

et le carré signifiait « ne pas lancer le jeton ».

We received 372 responses.

Nous avons reçu 372 réponses.

Thank you.

Merci.

That means we can play 372 games against the quantum computer

Cela signifie que nous pouvons jouer 372 parties contre l'ordinateur quantique

using your choices.

en utilisant vos décisions.

And it's a pretty fast game to play,

Et c'est un jeu plutôt rapide,

so I can show you the results right here.

donc voici les résultats.

Unfortunately, you didn't do very well.

Malheureusement, vous n'avez pas brillé.

(Laughter)

(Rires)

The quantum computer won almost every game.

L'ordinateur quantique a gagné presque toutes les parties.

It lost a few only because of operational errors in the computer.

Il en a perdu quelques-unes à cause d'erreurs internes.

(Laughter)

(Rires)

So how did it achieve this amazing winning streak?

Alors comment a-t-il obtenu cette superbe série de victoires ?

It seems like magic or cheating,

On dirait de la magie ou de la triche,

but actually, it's just quantum physics in action.

mais en fait, ce n'est rien que la physique quantique en action.

Here's how it works.

Voici comment cela fonctionne.

A regular computer simulates heads or tails of a coin as a bit,

Un ordinateur habituel modélise le pile ou face sur un jeton par un bit,

a zero or a one,

soit un 0, soit un 1,

or a current flipping on and off inside your computer chip.

ou par un interrupteur on/off dans la puce de l'ordinateur.

A quantum computer is completely different.

Un ordinateur quantique est complètement différent.

A quantum bit has a more fluid, nonbinary identity.

Un bit quantique possède une identité plus fluide, non binaire.

It can exist in a superposition, or a combination of zero and one,

Il peut être une superposition ou une combinaison de 0 et de 1,

with some probability of being zero and some probability of being one.

avec une probabilité de valoir 0 et une probabilité de valoir 1.

In other words, its identity is on a spectrum.

En d'autres termes, son identité appartient à un spectre.

For example, it could have a 70 percent chance of being zero

Par exemple, il pourrait avoir 70% de chances de valoir 0

and a 30 percent chance of being one

et 30% de chances de valoir 1,

or 80-20 or 60-40.

ou 80-20, ou 60-40.

The possibilities are endless.

Les possibilités sont innombrables.

The key idea here

L'idée fondamentale ici

is that we have to give up on precise values of zero and one

est qu'il faut abandonner les valeurs précises que sont 0 et 1

and allow for some uncertainty.

et autoriser une incertitude.

So during the game,

Durant la partie,

the quantum computer creates this fluid combination of heads and tails,

l'ordinateur quantique crée cette combinaison fluide de pile ou face,

zero and one,

de 0 et de 1,

so that no matter what the player does,

de manière à ce que, quoi que le joueur fasse,

flip or no flip,

jeton lancé ou non,

the superposition remains intact.

la superposition demeure intacte.

It's kind of like stirring a mixture of two fluids.

C'est un peu comme remuer un mélange de deux fluides.

Whether or not you stir, the fluids remain in a mixture,

Que vous remuiez ou non, les fluides restent dans le mélange,

but in its final move,

mais lors de son deuxième tour,

the quantum computer can unmix the zero and one,

l'ordinateur peut rétablir le 0 ou le 1,

perfectly recovering heads so that you lose every time.

en rétablissant parfaitement le côté face, pour que vous perdiez à chaque fois.

(Laughter)

(Rires)

If you think this is all a bit weird, you are absolutely right.

Si vous pensez que tout cela est étrange, vous avez absolument raison.

Regular coins do not exist in combinations of heads and tails.

Les jetons normaux n'existent pas comme combinaisons de pile ou face.

We do not experience this fluid quantum reality

Nous ne vivons pas cette réalité quantique fluide

in our everyday lives.

au quotidien.

So if you are confused by quantum,

Donc si le quantique vous embrouille,

don't worry, you're getting it.

ne vous inquiétez pas, c'est que vous comprenez.

(Laughter)

(Rires)

But even though we don't experience quantum strangeness,

Néanmoins, même si l'on ne vit pas l'étrangeté quantique,

we can see its very real effects in action.

nous pouvons en observer les effets réels.

You've seen the data for yourself.

Vous avez vu les statistiques.

The quantum computer won

L'ordinateur quantique a gagné

because it harnessed superposition and uncertainty,

car il a exploité la superposition et l'incertitude.

and these quantum properties are powerful,

Et ces propriétés quantiques sont puissantes,

not just to win coin games,

non seulement pour gagner aux jeux de jetons,

but also to build future quantum technologies.

mais également pour construire les technologies quantiques futures.

So let me give you three examples of potential applications

Je vais vous donner trois exemples d'applications potentielles

that could change our lives.

qui pourraient bouleverser nos vies.

First of all, quantum uncertainty could be used to create private keys

Tout d'abord, l'incertitude quantique pourrait servir à créer des clefs privées

for encrypting messages sent from one location to another

pour chiffrer des messages envoyés d'un endroit à un autre

so that hackers could not secretly copy the key perfectly,

sans que les hackers puissent parfaitement copier la clef en secret,

because of quantum uncertainty.

à cause de l'incertitude quantique.

They would have to break the laws of quantum physics

Ils auraient à briser les lois de la physique quantique

to hack the key.

pour pirater la clef.

So this kind of unbreakable encryption is already being tested by banks

Ce type de chiffrement indéchiffrable est déjà testé par des banques

and other institutions worldwide.

et d'autres institutions du monde entier.

Today, we use more than 17 billion connected devices globally.

De nos jours, plus de 17 milliards d'appareils sont connectés dans le monde.

Just imagine the impact quantum encryption could have in the future.

Imaginez l'impact que ce chiffrage pourrait avoir plus tard.

Secondly, quantum technologies could also transform health care and medicine.

Deuxièmement, les technologies quantiques pourraient aussi transformer la médecine.

For example, the design and analysis of molecules for drug development

Par exemple, la conception et l'analyse de molécules pour créer des médicaments

is a challenging problem today,

est un réel défi de nos jours

and that's because exactly describing and calculating

car décrire exactement et calculer

all of the quantum properties of all the atoms in the molecule

toutes les propriétés quantiques de tous les atomes d'une molécule

is a computationally difficult task, even for our supercomputers.

est une tâche informatiquement difficile, même pour nos superordinateurs.

But a quantum computer could do better,

Mais un ordinateur quantique pourrait mieux faire,

because it operates using the same quantum properties

car il opère grâce aux mêmes propriétés quantiques

as the molecule it's trying to simulate.

que celles de la molécule qu'il modélise.

So future large-scale quantum simulations for drug development

A l'avenir, les modélisations quantiques à grande échelle de médicaments

could perhaps lead to treatments for diseases like Alzheimer's,

pourraient aboutir à des traitements de maladies comme Alzheimer,

which affects thousands of lives.

qui affecte des milliers de vies.

And thirdly, my favorite quantum application

Et troisièmement, mon application quantique favorite

is teleportation of information from one location to another

est la téléportation d'information d'un endroit à un autre

without physically transmitting the information.

sans la transmettre physiquement.

Sounds like sci-fi, but it is possible,

Cela ressemble à de la science-fiction mais c'est possible,

because these fluid identities of the quantum particles

car les identités fluides des particules quantiques

can get entangled across space and time

peuvent être enchevêtrées à travers l'espace-temps

in such a way that when you change something about one particle,

de manière à ce qu'en changeant quelque chose sur une particule,

it can impact the other,

cela ait un impact sur l'autre

and that creates a channel for teleportation.

et cela ouvre la voie à la téléportation.

It's already been demonstrated in research labs

Cela a déjà été montré dans des labos de recherche

and could be part of a future quantum internet.

et pourrait faire partie d'un futur Internet quantique.

We don't have such a network as yet,

Nous n'avons pas encore de tel réseau

but my team is working on these possibilities,

mais mon équipe travaille sur ces possibilités

by simulating a quantum network on a quantum computer.

en simulant un réseau quantique sur un ordinateur quantique.

So we have designed and implemented some interesting new protocols

Nous avons donc conçu et implémenté quelques nouveaux protocoles intéressants

such as teleportation among different users in the network

comme la téléportation parmi différents utilisateurs du réseau,

and efficient data transmission

une transmission de données efficace

and even secure voting.

et même un vote sécurisé.

So it's a lot of fun for me, being a quantum physicist.

Je m'amuse beaucoup en tant que physicienne du quantique.

I highly recommend it.

Je vous le recommande.

(Laughter)

(Rires)

We get to be explorers in a quantum wonderland.

Nous sommes les explorateurs d'un pays des merveilles quantique.

Who knows what applications we will discover next.

Qui sait quelles applications nous découvrirons à l'avenir.

We must tread carefully and responsibly

Nous devons avancer prudemment et de manière responsable

as we build our quantum future.

en construisant notre avenir quantique.

And for me, personally,

Et pour moi, personnellement,

I don't see quantum physics as a tool just to build quantum computers.

la physique quantique n'est pas un outil pour fabriquer des ordinateurs quantiques.

I see quantum computers as a way for us to probe the mysteries of nature

Je vois ces ordinateurs comme une façon de sonder les mystères de la nature

and reveal more about this hidden world outside of our experiences.

et d'en révéler plus sur ce monde caché au-delà de ce que l'on vit.

How amazing that we humans,

Il est stupéfiant que nous, humains,

with our relatively limited access to the universe,

avec notre accès à l'univers relativement limité,

can still see far beyond our horizons

puissions tout de même voir au-delà de nos horizons

just using our imagination and our ingenuity.

seulement grâce à notre imagination et notre ingéniosité.

And the universe rewards us

Et l'univers nous récompense

by showing us how incredibly interesting and surprising it is.

en nous montrant à quel point il est intéressant et surprenant.

The future is fundamentally uncertain,

L'avenir est fondamentalement incertain,

and to me, that is certainly exciting.

et cela, à mes yeux, est certainement passionnant.

Thank you.

Merci.

(Applause)

(Applaudissements)