L'informatique a parcouru un chemin incroyablement long au cours des dernières décennies. Nous sommes au milieu d'une révolution technologique, avec des machines de plus en plus avancées d'année en année. Deux inventions particulièrement avancées, le supercalculateur et l'ordinateur quantique, ont des masses d'applications et de potentiel. Mais quelle est la différence entre un supercalculateur et un ordinateur quantique, et lequel est le meilleur ?
Qu'est-ce qu'un supercalculateur ?
Les supercalculateurs sont d'énormes systèmes qui peut s'étendre sur des pièces entières. Ces machines ne ressemblent en rien à votre ordinateur de bureau ou portable typique. Les superordinateurs sont plutôt constitués de grands groupes de processeurs, travaillant tous ensemble pour atteindre un objectif particulier.
Les supercalculateurs sont apparus pour la première fois dans les années 1960, lors de la création de la CDC (Control Data Corporation) 6600. Il est considéré comme le premier supercalculateur jamais construit et était environ dix fois plus puissant que les ordinateurs standard de l'époque. Mais les choses ont parcouru un très long chemin depuis lors.
Les supercalculateurs d'aujourd'hui sont extrêmement puissants, c'est le moins qu'on puisse dire. Mais, bien sûr, tout cela est relatif. Le CDC 6600 était un phénomène dans l'informatique mais serait considéré comme rien de spécial aujourd'hui. Après tout, il n'a fallu qu'une demi-décennie pour qu'il soit éclipsé par le CDC 7600. Alors, gardez cela à l'esprit lorsque vous considérez la puissance des superordinateurs aujourd'hui.
Comme votre propre PC, les superordinateurs peuvent traiter et stocker des données, mais vont bien au-delà. Ces machines peuvent effectuer des calculs et des simulations incroyablement complexes qui ne pourraient jamais être réalisés par les humains ou les ordinateurs que nous utilisons tous dans notre vie quotidienne. Ils peuvent également exécuter rapidement des processus qu'un ordinateur ordinaire peut prendre des mois ou des années pour terminer.
Par exemple, un supercalculateur moderne pourrait prédire le résultat d'une explosion nucléaire, produire des modèles très complexes du cerveau et même effectuer des simulations des origines de l'univers. Les capacités de ces machines sont quelque peu époustouflantes et se sont avérées utiles dans un éventail d'industries différentes.
Mais, à la base, les superordinateurs ont les mêmes rouages que les ordinateurs ordinaires. La différence est que ces ordinateurs sont énormes et se composent de milliers ou de centaines de milliers de CPU (unités centrales de traitement), et hébergent donc une puissance de traitement bien supérieure à celle de votre PC standard. L'ordinateur que vous utilisez quotidiennement a probablement une poignée de cœurs de processeur, certains n'en ayant qu'un seul. Alors, imaginez ce qui pourrait être réalisé si sa puissance était augmentée plusieurs fois.
Les superordinateurs sont fascinants mais incroyablement coûteux à construire et à entretenir. Des millions de dollars peuvent être versés dans un seul supercalculateur, et d'énormes quantités d'énergie électrique sont nécessaires pour les maintenir en fonctionnement.
Et même ces machines très avancées ont leurs limites. En particulier, les capacités des supercalculateurs sont limitées à leur taille. Les supercalculateurs d'aujourd'hui sont déjà énormes et coûtent cher à exploiter. Ainsi, plus un supercalculateur est gros, plus il coûte cher.
En plus de cela, les superordinateurs génèrent d'énormes quantités de chaleur qui doivent être évacuées pour éviter la surchauffe. Dans l'ensemble, l'utilisation des superordinateurs est un processus très coûteux et exhaustif. De plus, il existe certains problèmes que les superordinateurs ne peuvent pas résoudre simplement parce qu'ils sont trop complexes.
Cependant, un acteur relativement nouveau dans le jeu informatique pourrait abriter la capacité de surpasser les superordinateurs et de réaliser ce qu'ils ne peuvent pas: les ordinateurs quantiques.
Qu'est-ce qu'un ordinateur quantique ?
Le concept d'informatique quantique apparu pour la première fois dans les années 1980. Pendant ce temps, des pionniers tels que Richard Benioff, Richard Feynman et Yuri Manin ont contribué au développement de la théorie de l'informatique quantique. Mais à ce moment-là, l'informatique quantique n'était qu'une idée et n'avait jamais été appliquée dans un environnement réel.
Dix-huit ans plus tard, en 1998, Isaac Chuang, Neil Gershenfeld et Mark Kubinec ont créé le premier ordinateur quantique. La vitesse de traitement de cet ordinateur est rudimentaire par rapport aux ordinateurs quantiques les plus avancés d'aujourd'hui, mais le développement de cette machine unique en son genre était tout simplement révolutionnaire.
Comme vous pouvez le voir sur l'image ci-dessus, les ordinateurs quantiques ne ressemblent en rien aux ordinateurs classiques. C'est parce qu'ils fonctionnent de manière radicalement différente. Alors que les ordinateurs et les superordinateurs utilisent du code binaire pour stocker des informations, les ordinateurs quantiques utilisent de minuscules unités appelées qubits (ou bits quantiques).
Les qubits sont incroyablement petits. Ils sont constitués de systèmes quantiques encore plus petits, comme les protons et les électrons, les composants fondamentaux des atomes. Ce qui est génial avec les qubits, c'est qu'ils peuvent exister dans plusieurs états à la fois. Décomposons cela.
Code binaire est juste que, binaire. Cela signifie que les bits ne peuvent exister que sous forme de zéro ou de un, ce qui peut être limitant lorsqu'il s'agit d'effectuer des processus avancés. D'autre part, les Qubits peuvent exister simultanément dans plusieurs états, appelés superposition quantique. Les qubits peuvent également réaliser un enchevêtrement quantique, dans lequel des paires de qubits se lient.
En utilisant la superposition quantique, les ordinateurs quantiques peuvent considérer plusieurs configurations de qubits à la fois, ce qui facilite grandement la résolution de problèmes très complexes. Et, grâce à l'intrication quantique, deux qubits peuvent exister dans le même état et s'affecter de manière mathématiquement prévisible. Cela contribue à la capacité de traitement des ordinateurs quantiques.
Dans l'ensemble, la capacité à considérer plusieurs états simultanément donne aux ordinateurs quantiques la possibilité de résoudre des calculs extrêmement complexes et exécuter des simulations très avancées.
Diverses entreprises travaillent actuellement au développement d'ordinateurs quantiques, dont IBM et Google. Par exemple, selon Nouveau scientifique, en 2019, Google a affirmé que son ordinateur quantique, Sycamore, dépassait un supercalculateur dans ses capacités. Google a déclaré qu'en 200 secondes, Sycamore pourrait résoudre un calcul qui prendrait 10 000 ans à un supercalculateur.
Mais à peine deux ans plus tard, encore une fois, selon Nouveau scientifique, un algorithme non quantique a été développé en Chine qui a permis aux ordinateurs ordinaires de résoudre le même problème en quelques heures, ce qui signifie qu'un supercalculateur serait certainement capable de le résoudre, aussi.
Il y a donc un grand "si" qui pèse sur tout le domaine de l'informatique quantique. Cette technologie en est encore à ses balbutiements et a encore un long chemin à parcourir avant de pouvoir être considérée comme une alternative aux superordinateurs.
Les ordinateurs quantiques sont incroyablement difficiles à construire et à programmer et ont toujours des taux d'erreur élevés. De plus, la puissance de traitement actuelle des ordinateurs quantiques les rend totalement inadaptés aux applications typiques. En conséquence, l'informatique quantique doit traverser de nombreuses difficultés de croissance avant de devenir une technologie fiable et largement utilisée.
Les supercalculateurs sont la référence pour l'instant
Bien que les ordinateurs quantiques aient le potentiel de surpasser largement les supercalculateurs, cela reste encore largement hypothétique. Un jour, nous verrons peut-être l'informatique quantique progresser au point où les supercalculateurs ne seront plus nécessaires. Il est indéniable que d'énormes développements ont déjà été réalisés dans ce domaine. Mais pour l'instant, les ordinateurs quantiques en sont encore à leurs débuts et il faudra peut-être des décennies pour qu'ils deviennent courants.