Programmation Quantique

Nicholas CHARRIERE

Informatique fondamentale - juin 2012

Les originesUne recherche incessante d’optimisation des

calculs

La théorie de l’ordinateur quantique

La possibilité de combiner les propriétés fortes de la mécanique quantique, au calcul appliqué

Un domaine qui reste très théorique, vu l’absence d’ordinateur fictif

Opposition quantique / éléctricité

Comment définir la programmation quantique

Un ensemble de langages de programmation quantiques…

Qui permettent l’implémentation d’algorithmes quantiques

Utilisant des qubits, et fonctionnant sur des ordinateurs quantiques

Qui supplanteraient les machines de Turing en puissance

Phénomènes quantiques utiles

L’intrication quantique : l’état quantique de deux éléments doit être décrit globalement, malgré une séparation physique possible des objets

La superposition : on décrit la position d’une particule comme une CL infinie de vecteurs probabilités de présence dans différents endroits

On ne se base plus sur des bits, mais sur des qubits

Les qubits Qubit = quantum + bit : plus petite unité de stockage en

informatique quantique

Composé d’une superposition des deux états de base (brakets)

État A.|0> + B.|1> , et la norme au carré de A et B donnent les probabilités de mesurer les états

Duplication impossible cryptographie

La mesure de l’état renvoie (1,0) ou (0,1)…

…mais on peut transporter l’information grâce à la téléportation quantique

Représentation : spin, niveau d’énergie, polarisation d’un photon

Intérêt

Puissance d’un ordinateur quantique est exponentielle par rapport au nombre de qubits

Avec n qubits 2n états possibles

On fait un calcul parallèle sur ces 2n états !

Langages de programmation quantiqueIls sont nombreux, très étudiés dans la

recherche

Permettent de manipuler les qubits, et faire des opérations

Exemples :Q (orienté objet)qGCL (quantum guarded command language)QFCQML

Quantum Computing Language (QCL)

Le langage le plus connu, un des premiers, et sa syntaxe ressemble au C

Possibilité de combiner du langage quantique et classique dans le même code source

Type de donnée de base: qureg (registre de qubits)

QCL (2)Avec une librairie qulib, on peut observer l’état :

Mais surtout, on peut définir des fonctions :