42 n°17 jui/aoû 2010
42 n°17 jui/aoû 2010
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°17 de jui/aoû 2010

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : 42lemag.fr

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 75

  • Taille du fichier PDF : 17,4 Mo

  • Dans ce numéro : la narration made in sushi.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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PORTNAWAK TOUT CE QUE VOUS N’AVEZ JAMAIS VOULU SAVOR Pour réussir à dormir la nuit, un certain nombre de physiciens ont adopté l'interprétation de Copenhague qui considère que les phénomènes quantiques sont des trucs bizarres tu peux pas test et qu'il ne sert donc à rien d'essayer de se représenter ce que ça donne dans la réalité ; tout ce qu'on peut faire à notre niveau, c'est appliquer les hypothèses de la mécanique quantique, dérouler les calculs, et vérifier que les prédictions théoriques sont bien conformes à la réalité. Bref, en substance, ce courant de pensée peut se résumer par "Shutup and calculate ! ". De plus, il ne faut pas oublier que les phénomènes contraires à l'intuition décrits par la mécanique quantique (voir l'encadré sur l'effet tunnel pour un exemple marrant) ne sont apparents qu'à l'échelle atomique, car dès qu'on revient à des dimensions plus raisonnables, la physique classique reste parfaitement valable pour expliquer ce qui se passe. Bref, le petit nuage qui obscurcissait le nuage bleu de Lord Kelvin s'est transformé en une putain de shitstorm, et même si on a fait d'énormes progrès en un siècle, chaque réponse apporte encore plus de questions qu'une saison de Lost. En conclusion, je dirais donc que la mécanique quantique est une terre de contrastes. Mppprrrrfffffchier Régis avait un peu de mal à saisir toutes les subtilités de l'effet tunnel. L'INFORMATIQUE QUANTIQUE (1/2) On est quand même dans 42, je ne pouvais donc pas occulter le côté geek de la mécanique quantique. En plus, s'il y a un sujet sur lequel on peut vraiment lire n'importe quoi, c'est bien celui là. Au départ, l'informatique quantique a une motivation purement pragmatique : pour faire des ordinateurs de plus en plus puissants, il faut des composants de plus en plus petits. Et plus ça devient petit, plus les comportements quantiques, négligeables à l'échelle macroscopique, commencent à se faire sentir et à foutre le bordel dans les transistors. La première solution qui vient à l'esprit est alors de chercher des manières de feinter tout ça pour pouvoir continuer la miniaturisation sans se laisser emmerder par les phénomènes quantiques. Mais une autre idée, c'est de se dire qu'au lieu de tout faire pour limiter leur influence, on devrait au contraire exploiter au maximum les manifestations quantiques et voir quels avantages en retirer : c'est de cette constatation qu'est née l'informatique quantique. En tant que geeks endurcis, vous n'êtes pas sans savoir qu'en informatique classique, tout repose sur des bits, qui sont les plus petites unités logiques, pouvant valoir 0 ou 1. L'idée de base de l'informatique quantique c'est de considérer des bits quantiques, baptisés qubits (.. non rien en fait) qui seraient superposés entre l'état 0 et l'état 1. Bien sûr, dès qu'on un qubit, il se retrouve fixé à la valeur 0 ou 1, mais tant qu'on le laisse tranquille, il est dans les deux états à la fois. L'énorme intérêt de ces qubits, c'est qu'en informatique classique, c'est qu'un bit ne peut représenter qu'un seul état à la fois, alors qu'un qubit peut être entre deux états. Ainsi, avec un ordinateur classique, si on veut faire un calcul quelconque sur la valeur 0, puis sur la valeur 1, il faut le faire deux fois, une pour chaque valeur que peut prendre le bit. Vu qu'un qubit peut représenter ces deux valeurs à la fois, il est donc possible d'obtenir le même résultat en un seul calcul sur ce qubit, au lieu de deux. Si on imagine maintenant un ordinateur à 10 qubits, celui-ci peut être préparé dans une superposition de 1024 (2 à la puissance 10, quoi) états différents, et donc un seul calcul sur ce qubit équivaudrait à 1024 calculs sur un ordinateur classique à 10 bits. Bref, l'informatique quantique, c'est potentiellement très puissant : pour vous donner un ordre de grandeur, il n'y aurait pas assez d'atomes dans l'univers pour décrire l'ensemble des états que pourrait prendre un ordinateur à 300 qubits (alors qu'avec 300 bits, vous n'avez même pas de quoi écrire une phrase de 40 caractères...) ! Maintenant, tout l'enjeu de l'informatique quantique, c'est de trouver des algorithmes qui utilisent les propriétés quantiques des qubits afin d'obtenir des résultats exploitables, parce que forcément, la façon dont fonctionne un ordinateur quantique n'a pas grand chose à voir avec celle d'un ordinateur classique. Pour vous donner un exemple, imaginons que vous souhaitez trouver un élément perdu dans un tableau de 100 cases. En informatique classique, vous n'avez pas le choix : vous regardez une à une chaque case du tableau jusqu'à ce que vous trouviez l'élément que vous cherchez. Si vous avez de la chance, vous le trouverez du premier coup, mais dans le pire des cas, il vous faudra 100 essais avant de le trouver, et en moyenne (vous pouvez vous amuser à faire le calcul chez vous) il vous faudra 50 essais. Vous pourrez essayer autant que vous voulez, vous ne pourrez jamais faire mieux dans un contexte classique. Hé bien il existe un algorithme quantique, l'algorithme de Grover, que je ne vais même pas essayer de vous vulgariser parce qu'il est totalement impossible à expliquer sans rentrer dans des maths vilaines (vous allez donc devoir me croire sur parole sur ce coup là), qui lui permettra de trouver l'élément que vous cherchez avec une moyenne de 10 essais, soit cinq fois moins que le son homologue classique. Si on passe maintenant à un tableau de 1000 000 d'éléments, dans le cas classique il vous faudra en moyenne 500 000 essais, alors que l'algorithme de Grover ne nécessitera que 1000 essais, il devient donc ici 500 fois plus efficace (bon, ceux qui ont fait un tout petit peu d'informatique auront compris que l'algorithme classique a une complexité linéaire tandis que celui de Grover est en racine carrée) ! - 52 (42lemag.fr) -
PORTNAWAK L'INFORMATIQUE QUANTIQUE (2/2) LE CHAT DE SCHRÖDINGER Quand je dis que l'algorithme de Grover est difficile à expliquer avec des mots simples, c'est pas des blagues. À noter un petit truc rigolo avec les algorithmes quantiques, c'est que aléatoire oblige, ils ne donnent le bon résultat qu'avec une probabilité plus ou moins élevée : il faut donc à chaque fois vérifier que le résultat est bien cohérent, et recommencer l'algorithme si ce n'est pas le cas. Bon, présenté comme ça, c'est sûr que l'informatique quantique parait tout de suite moins sexy, mais elle a quand même donné des résultats forts prometteurs. Par exemple, un américain du nom de Peter Shor a découvert un algorithme qui permet de factoriser un nombre (pour les non-matheux, factoriser un nombre consiste à le décomposer en nombre premiers, ce qui revient en gros à trouver la liste de tous les nombres par lequel il est divisible : par exemple, la décomposition en nombre premiers de 42 est 2x3x7) très rapidement. D'accord, à première vue ça vend pas vraiment du rêve, mais ce qu'il faut savoir, c'est que la plupart des systèmes cryptographiques actuels reposent sur le fait qu'il est très difficile de factoriser des grands nombres. Concrètement, cela veut dire que si on réussissait à construire un ordinateur quantique un minimum puissant appliquant cet algorithme, on pourrait très facilement casser les cryptages qui sont par exemple utilisés pour coder vos données bancaires lorsque vous vous achetez un décapsuleur usb sur thinkgeek. Bref, si un jour l'informatique quantique se développe vraiment, ça risque quand même de bouleverser pas mal de choses. Là où le bât blesse, c'est que construire des qubits et les maintenir dans les états quantiques dont on a besoin, c'est plus facile à dire qu'à faire, et lorsque l'on sait que l'un des plus grands succès de l'informatique quantique remonte à 2001 lorsqu'une équipe d'IBM a réussi à appliquer l'algorithme de Shor pour trouver que 15 est égal à 3 fois 5, on se dit qu'il y a encore du boulot... Concernant l'avenir à plus long terme de ce domaine, la communauté scientifique est donc assez partagée : certains pensent que l'informatique quantique va connaître une révolution analogue à celle de la micro-électronique dans les années 1950 et qu'elle va donc d'un coup connaître un développement formidable, tandis que les plus pessimistes estiment qu'on ne réussira jamais à surmonter les écueils techniques rencontrés et que l'informatique quantique ne fonctionnera jamais à grande échelle. En attendant de voir ce que l'avenir nous réserve, s'il y a une chose à retenir c'est que même si l'informatique quantique introduit une manière de penser radicalement différente de celle de l'informatique classique, ça reste une discipline terre à terre, basée sur des calculs bestiaux et des phénomènes physiques bien connus, il n'y a absolument rien de magique là dedans. Donc la prochaine fois que vous croisez quelqu'un qui vous explique qu'avec l'informatique quantique on va faire des machines qui pensent comme des humains, et puis aussi qu'on va pouvoir simuler l'univers en claquant des doigts, contacter les extra-terrestres et découvrir le sens de la vie, vous avez le droit et le devoir de vous gausser grassement de lui. Il s'agit probablement de l'exemple le plus connu illustrant le caractère wtf de la mécanique quantique. L'idée est d'enfermer un chat dans une boîte avec un dispositif qui le tue dès qu'il détecte la désintégration d'une particule. D'après la mécanique quantique, tant que l'on n'observe pas l'intérieur de la boîte, la particule est à la fois dans l'état "intact" et "désintégré", ce qui implique que le chat est donc à la fois dans l'état "vivant" et "mort". Autant on peut concevoir qu'un machin microscopique qu'on sait même pas à quoi il ressemble se trouve dans deux états différents à la fois, autant s'imaginer un animal à la fois mort et vivant, c'est nettement plus difficile... Imaginée par Schrödinger en 1935, cette expérience de pensée (bien entendu, il n'y a aucun intérêt à la réaliser pour de vrai, puisqu'elle décrit justement un phénomène qu'il est strictement impossible d'observer, à la grande satisfaction des amis des animaux) illustre à merveille les problèmes soulevés par la notion de mesure en mécanique quantique, et aujourd'hui encore, il n'y pas vraiment de consensus quant à la résolution de ce paradoxe. Une manière simple d'esquiver le problème est de dire que le chat est luimême un observateur, et qu'il est donc le premier à savoir s'il est mort ou vivant, mais si l'on ne veut pas céder à la faciliter, une théorie assez répandue est celle de la décohérence, selon laquelle dès que l'on met plusieurs particules ensemble, elles vont forcément interagir entre elles, et ne se retrouveront donc jamais superposées dans plusieurs états à la fois, ce qui garantit qu'un système macroscopique aussi complexe qu'un chat sera forcément mort ou vivant, mais jamais les deux. Mais ceci n'est qu'une interprétation parmi de nombreuses autres, qui font parfois intervenir le rôle de la conscience ou bien une infinité d'univers parallèles. Bref, depuis l'au-delà, le chat zombie de Schrödinger n'a pas fini de se foutre de notre gueule. Ou peut-être pas. TOUT CE QUE VOUS N’AVEZ JAMAIS VOULU SAVOR - 53 (42lemag.fr) -



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