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Le calcul au coeur de la rapidité - Les ordinateurs quantiques remplaceront-ils nos pc?

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Travail d'approfondissement Personnel sur les ordinateurs quantiques.

Depuis la création des nano-technologie, de plus en plus d'évolution ce produits dans différents domaines tels que la physico quantique. Qu'en est-il aujourd'hui ?

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Le calcul au coeur de la rapidité - Les ordinateurs quantiques remplaceront-ils nos pc?

  1. 1. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 1 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration Le calcul au cœur de la rapidité : Les ordinateurs quantiques remplaceront-ils nos PC ?
  2. 2. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 2 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration Table des matières 1. Introduction principale p. 3-4 2. Aspect Technologique p. 4-8 2.1 Introduction p. 4 2.2.1 Explication du fonctionnement d’un ordinateur « quantique » p. 4-6 2.2.2 Fonctionnement concret de l’ordinateur « quantique » et contrainte physique p. 6-7 2.3 Avis personnel p. 7 2.4 Conclusion p. 7-8 3. Aspect Economique p. 8-12 3.1 Introduction p. 8 3.2.1 L’enjeu pour la sécurisation d’internet p. 8-9 3.2.2 L’enjeu économique p. 9-11 3.3 Avis personnel p. 11-12 3.4 Conclusion p. 12 4. Aspect Ecologique p. 12-14 4.1 Introduction p. 12 4.2.1 L’utilisation des supercalculateurs pour la simulation en écologie p. 12-13 4.3 Avis personnel p. 13 4.4 Conclusion p. 13 5. Conclusion finale p. 14-15 6. Bilan personnel p. 16-17 7. Processus d’élaboration p. 18-20 8. Références bibliographiques p. 21 9. Remerciements et annexe p. 22
  3. 3. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 3 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration 1. Introduction principale Lorsque l’on évoque le terme « quantique », on pense immédiatement à la physique. Cependant, dans cette étude nous parlerons d’ « informatique quantique » ou de « calcul quantique ». Un « ordinateur » est une machine capable de traiter des informations automatiquement, et ce, de façon autonome. Le terme « quantique » signifie, lorsqu’il s’agit d’informatique quantique ou de calcul quantique, « tout ce qui a trait à l'étude de la matière »1 . La physique quantique5 s’appliquant à des objets petits, l’ordinateur quantique s’y applique par conséquent également. L’informatique a depuis quelques années révolutionné le monde. L’information est transmise dans le monde entier, et la communication d'un bout à l'autre de la terre, se fait instantanément alors qu’à la vitesse du son, par exemple, pour effectuer la distance Genève-Sydney, il faudrait environ 34 jours! (17’000km / 0,340km/sc = 50’000sc => 50’000 /60sc = 833 minutes soit10 environ 34 jours !) La fascination pour l’informatique m’a touché dès mon plus jeune âge et aujourd’hui encore je ne cesse d’accroître mes connaissances, grâce à internet, cette unique plateforme, qui regroupe le monde entier. J’avais il y’a un certain temps, lu un article dans le périodique Courrier international (2002-2020 la vie techno), qui parlait de ces « microprocesseurs de demain » et de15 ces ordinateurs quantiques, « un million de fois plus petits qu’un grain de sable ». À l’heure où il a fallu choisir une problématique pour mon travail personnel d’approfondissement, je savais juste qu’il allait s’agir d’informatique. C’est alors qu’après quelques jours de réflexion j’ai repensé à cet article de périodique sur les « microprocesseurs de demain ». Et je me suis lancé. Étant donné qu’il fallait que le sujet ait un lien avec le thème général « les frontières », au fil20 des recherches j’en ai conclu que la technologie avait des frontières ! Et que la rapidité pouvait être un critère de frontière dans l’informatique. Je suis donc parti sur le fait que le critère de rapidité allait être ma « frontière » entre l’ordinateur classique et l’ordinateur quantique. J’étais conscient que mon sujet n’était pas anodin et que l’expliquer allait être difficile. Cependant, ma passion m’a rattrapé et je me suis lancé avec curiosité et enthousiasme. Mes connaissances sur25 le sujet étant basiques, j’ai tenté d’expliquer au mieux et comme je l’ai reçue, toute la connaissance que je pu acquérir, tant par des livres, par internet, que par l’interview - qui a d’ailleurs été à la base de mon travail - effectué auprès du physicien Nicolas GISIN, expert dans le domaine de la physique quantique. Par ce travail personnel d’approfondissement, j’ai tenté, malgré toute la difficulté du sujet, de30 faire partager ma passion, au travers de trois aspects : - L’aspect technologique, qui explique l’ordinateur quantique et son fonctionnement; - L’aspect économique, qui situe l’ordinateur quantique et ses avantages dans notre économie, en faisant une comparaison avec nos ordinateurs les plus puissants35 actuellement (les supercalculateurs); - L’aspect écologique, pour terminer, qui touche à la simulation grâce aux ordinateurs puissants qui seront à l’avenir, peut-être accompagnés de la puissance de calcul des ordinateurs quantiques.40 Depuis quelques années, la réduction des ordinateurs est toujours plus grande, les possibilités sont toujours plus optimisées, mais jusqu’où pourra-t-on réduire les composants de l'ordinateur ? Au jour d'aujourd'hui les systèmes sont imprimés ou gravés au laser. Pour les fabriquer, « il 1 Centre National de Ressources Textuelles et Lexicales (CNRTL), URL: http://www.cnrtl.fr/definition/quantique, consulté le 9 décembre 2009.
  4. 4. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 4 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration faut imprimer les schémas des circuits sur une substance photorésistante, avec une lumière ultraviolette. Et grâce à la réduction de l'onde de lumière, on obtient des circuits de plus en plus45 petits. Mais si l'on continue à réduire cette onde de lumière, elle sera alors si infime, que les molécules d'air absorberont la lumière avant que celle-ci ne puisse graver le schéma »2 . Quel futur alors pour la miniaturisation des ordinateurs? 50 2. Aspect Technologique 2.1 Introduction En 1980, "il devient possible pour les physiciens de manipuler et d'observer des objets quantiques élémentaires, tels que: les photons (particules de lumière) 3 , les atomes (constituants élémentaires de la matière, formés de plusieurs particules fondamentales (électrons, neutrons, protons))4 , les ions (atomes qui ont perdu leur neutralité, suite à un ajout où un retrait d’un ou de plusieurs électrons)5 , etc. C'est ainsi que l'information55 quantique a fait ses débuts dans la physique pour finalement aboutir, entre autres, aux recherches sur le calcul quantique. « Il y’a maintenant une vingtaine d’années environ, les physiciens se sont rendu compte que si au lieu d’avoir du matériel qui fonctionne selon la physique classique, dite « de Newton », on utilisait du matériel de la physique quantique ; on pourrait obtenir de60 meilleurs résultats et surtout faire les choses très différemment »6 . C’est donc finalement en 2001, grâce au progrès de la technologie, qu’un premier ordinateur quantique de 7 qubits a été crée7 . 2.2.1 Explication du fonctionnement d’un ordinateur « quantique » « Spin » d’une particule Dans un ordinateur quantique, les atomes (qubits)65 fonctionnent presque comme des particules. Toute particule possède un spin ; le spin est l’énergie de la particule, qui est exercée autour d’un centre de gravité 8 . Une particule est à son état dit, « fondamental », lorsque cette dernière est à son état d’énergie minimal. Ainsi lorsque la particule dégage plus d’énergie qu’à son « état fondamental », elle sera dans l’« état excité ». Dans l’informatique quantique, on caractérise l’ « état fondamental » par un « 0 » et l’« état excité » par un « 1 ». 2 TYNAN Daniel, "Les microprocesseurs de demain: un bestiaire fantastique", in Courrier international, hors série science octobre - novembre - décembre 2002, p. 24-25. 3 (Dir) Druide informatique, Antidote, Canada, 2008, consulté le 2 janvier 2010. 4 (Dir) Druide informatique, Antidote, Canada, 2008, consulté le 2 janvier 2010. 5 (Dir) Druide informatique, Antidote, Canada, 2008, consulté le 2 janvier 2010. 6 Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22.12.2009 7 TYNAN Daniel, "Les microprocesseurs de demain: un bestiaire fantastique", in Courrier international, hors série science octobre - novembre - décembre 2002, p. 24-25. 8 Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009 & URL: http://www.cnrtl.fr/definition/spin, consulté le 9 décembre 2009. Figure 1: représentation du "spin" d’une particule. Source: URL: http://irfu.cea.fr/Spin/T20/index.php
  5. 5. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 5 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration Le « qubit » ou « bit quantique » - qui représente la plus petite unité de stockage d'information quantique9 - est en quelque sorte, le « spin », mais, d’un atome. Ce qui rend le qubit totalement différent du bit classique (plus petite unité de stockage80 d'information classique), c’est sa propriété de pouvoir être dans un troisième état 10 . Avant d’aller plus loin dans l’ordinateur quantique, ce qu’il faut bien comprendre, c’est que la physique quantique n’est pas déterministe (« ordre des faits suivant lequel, les conditions d’existence d’un phénomène sont déterminées, fixées de sorte que, une fois ces conditions posées, le phénomène se produira inéluctablement »11) .85 On peut dire que les particules ont une certaine autonomie et qu’elles peuvent faire des choix d’elles même sans aucune influence externe. Ce qui est complètement contraire aux lois de la physique classique ! Dans la physique classique, si par exemple on envoie deux boules de billard exactement de la même façon, elles vont faire exactement la même chose. Alors que si on prépare 2 particules exactement de90 la même manière, elles ne vont pas faire exactement la même chose. Elles sont donc « probabilistes ». En effet, selon certains éléments, elles vont prendre un chemin différent dans leurs évolutions.12 Pour en revenir à cette propriété très particulière que possède le qubit; il peut simultanément être dans l’état fondamental et l’état excité : « Ce phénomène, qui95 reçoit le nom de "superposition", est à la base de l'énorme potentiel du calculateur quantique. » En plus du fait que le qubit peut être en superposition, il peut l’être dans des proportions variables ! Exemple : 70% de « 1 » et 30% de « 0 »13 . Comparaison du bit classique et du bit « quantique » 100 9 Glossaire de techno science, URL: http://www.technoscience.net/?onglet=glossaire&definition=8041, consulté le 9 décembre 2009. 10 TYNAN Daniel, "Les microprocesseurs de demain: un bestiaire fantastique", in Courrier international, hors série science octobre - novembre - décembre 2002, p. 24-25. 11 (Dir) Druide informatique, Antidote, Canada, 2008, consulté le 6 janvier 2010. 12 Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009. 13 TYNAN Daniel, "Les microprocesseurs de demain: un bestiaire fantastique", in Courrier international, hors série science octobre - novembre - décembre 2002, p. 24-25. Figure 2: explication du bit classique et du bit « quantique ». Source : URL: http://www.futura-sciences.com/fileadmin/Fichiers(images/Matière/I13-11-qbit.jpg
  6. 6. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 6 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration Si l’on crée un ordinateur quantique avec des centaines d’atomes, voire des milliers, on va par conséquent, créer un système offrant beaucoup de possibilités de calculs. L’idée de l’ordinateur quantique est que l’on va faire faire un calcul à ces atomes en105 leur proposant un calcul. Mais au lieu de donner un seul nombre, on va lui donner tous les nombres14 . Voici un exemple de calcul avec des nombres simples, mais qui pourrait dans ce cas, être effectué avec un ordinateur classique. Comparaison d’un produit (résultat d’une multiplication) entre des bits quantiques et110 des bits classiques : Bits classiques : 1 (représente 1 bit) X 1 (représente 1 bit) = 12 = 1 SEUL RESULAT Bits quantiques : 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9 (représente 1 bit) X 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9 (représente 1 bit) = 99 = 387'420’489 RESULATS ! Le calcul quantique est donc au final un énorme parallélisme, car un qubit effectue115 simultanément plusieurs milliers de calculs! Avec un ordinateur classique, il faudrait répartir les nombres sur chaque bits/ordinateur. Un ordinateur prend le nombre 1, un autre ordinateur prend le nombre 2, etc.15 . L’avantage de l’ordinateur classique est que tous les résultats vont pouvoir être analysés entre chaque calcul ; par exemple quel est le résultat de 8 x 7 dans le cas de120 ce calcul ? Cependant, cela signifierait qu’il faudrait alors des millions d’ordinateurs, ce qui rendrait complètement dérisoire le calcul. Alors qu’avec un ordinateur quantique, qui n’a qu’un seul ensemble d’atomes, le calcul devient méritoire. Même si on ne va pouvoir analyser qu’un seul résultat, on va néanmoins pouvoir, par exemple, trouver un résultat sous forme de :125 - Valeur moyenne - Valeur maximale - Valeur minimale - Propriété commune de l’ensemble des résultats (résultats, pairs, ou impairs ?)16 130 Alors que l’ordinateur qui augmente son solde de « bits », augmente de puissance proportionnellement à l’ajout de « bits » ; lorsqu’il s'agit de « qubit », si l'on augmente le nombre de ces derniers, on multiplie la puissance de l’ordinateur. Effectivement, à chaque ajout de qubits, on double théoriquement la puissance de l’ordinateur.135 2.2.2 Fonctionnement concret de l’ordinateur « quantique » et contrainte physique Le fonctionnement d’un calculateur quantique est très complexe. Afin de le comprendre au mieux, l’explication suivante est très basique et simplifiée. Premièrement, les atomes sont enfilés dans une sorte de tube, à quelques microns l’un de l’autre. Autour se trouve un appareillage immense, qui permet de garder ces140 atomes dans un espace qui ne représente finalement même pas 1mm ! Avant chaque 14 Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009. 15 Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009. 16 Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009.
  7. 7. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 7 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration calcul, les atomes sont refroidis à leurs états fondamentaux (0) pour qu’ils aient un minimum d’énergie. On excite ensuite les atomes voulus par un apport d’énergie avec des lasers, partiellement ou complètement, selon que l’on veut obtenir un (1) ou partiellement un (1), etc. Ces lasers qui vont adresser individuellement la donnée145 spécifique ont des impulsions, des temps, des intensités et des longueurs d’onde qui sont très précises. Pour analyser le résultat, on va mesurer l’intensité de l’énergie de chacun des atomes, afin de voir s’ils sont dans un état fondamental ou excité. Cette expérience à déjà été réalisée avec une très grande précision avec 8 atomes.150 Mais le problème physique est que lorsque l’on fait l’expérience avec trop d’atomes, il commence à y avoir du bruit. C'est-à-dire que lorsque l’on adresse une donnée à un atome, on perturbe l’atome qui est à côté et par conséquent on perd de la précision.17 En 2006, la société « D-Wave » spécialisée dans la recherche et la construction d’ordinateurs quantiques, basée à Vancouver au Canada aurait réussi, coupée de tout155 contact universitaire et groupes de physiciens, à fabriquer un ordinateur quantique de 16 qubits ! Une prouesse technologique presque impensable, même à l’heure actuelle. Car aujourd’hui les meilleurs universitaires et meilleurs groupes au monde arrivent à faire des calculs précis avec 5 à 8 qubits. On comprend donc que les experts soient très sceptiques quant à cette prouesse.18 160 2.3 Avis personnel Aujourd’hui, les derniers ordinateurs quantiques les plus performants possèdent 5 à 8 bits. La technologie n’a commencé à se développer qu’en 1980 et vingt ans plus tard, les premiers calculateurs quantiques, font déjà leur apparition. Alors, peut-on imaginer quel sera leur développement dans vingt ans ? Jusqu’ici, avec seulement 8 qubits, l’ordinateur165 quantique est certes moins puissant que l’ordinateur classique mais le progrès est continuel, la technologie ne cesse de se développer. De plus, les meilleures clés de chiffrement au monde, qui sécurisent la plupart des sites web et des échanges de fichiers à travers le monde, sont aujourd’hui presque impossibles à déchiffrer ; dans le cas contraire, il faudrait plusieurs supercalculateurs et des années pour trouver la clé de chiffrement. Par170 conséquent, si comme le dit David Deutsch, un ordinateur de 100 qubits pouvait simuler un cerveau humain, et de 300 qubits, l’évolution de l’univers entier depuis le big bang19 , alors on comprend facilement avec quelle simplicité un ordinateur quantique pourrait déchiffrer ces codes et les rendre complètement obsolètes. 175 2.4 Conclusion En 2010, un ordinateur quantique est encore un rêve pour de nombreux physiciens; nombre d’entre eux ainsi que des groupes dans le monde entier participent aux recherches, et petit à petit la technologie se développe et de nouvelles solutions sont trouvées afin de contourner les contraintes physiques. Qubits, spins, superpositions, atomes, etc. sont autant de termes qui évoquent la complexité de cette belle recherche. Mais au final toute180 cette recherche est le début d’une toute nouvelle technologie. Elle l’a été pour l’ordinateur 17 Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009. 18 L’ordinateur quantique se démocratise, URL : http://www.20minutes.fr/article/139042/Sciences-L-ordinateur- quantique-se-democratise.php, version du 13.02.2007. 19 Propos recueillis par Jean-Pierre et Daniel Perraud. « Interview Grichka et Igor Bogdanov : Que se passait-il avant le Big Bang ? Et à quoi ressemblaient l’espace et le temps avant que tout ne commence ? », in Bio-énergie, n° 26, p.8.
  8. 8. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 8 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration classique, qui a pris une place primordiale en matière de communication et d’échange d’informations, alors pourquoi l’ordinateur quantique, ne prendrait-il pas une place quasi aussi importante ? Un ordinateur quantique serait bien plus qu’une avancée technologique, sachant que la médecine, la physique et la chimie, etc. font toutes appel à la puissance des185 supercalculateurs pour la recherche. 3. Aspect Economique 3.1 Introduction Il y a 50 ans le patron d'International Business Machines Corporation (IBM), une société multinationale américaine présente dans les domaines du matériel informatique, du logiciel et des services informatiques20 , faisait une étude de marché afin de savoir combien d'ordinateurs pourraient être vendus dans le monde. L'étude révéla qu'en vendant cinq190 ordinateurs, le marché économique serait saturé. Aujourd'hui les ordinateurs, sont plus présents que jamais dans l’économie. Ils nous entourent et sans nous en rendre compte, nous en utilisons pratiquement tous les jours! Que ce soit un mobile, un PC ou encore lorsque l’on prend un ticket de bus. Rien qu'en France, en 2007, 271 millions d'ordinateurs ont été vendus21 , et il ne s'agit que d'ordinateurs de bureau! L'ordinateur est devenu un195 élément de travail économique de taille ! Tant dans la gestion d'entreprise, la transmission instantanée d'informations que pour l'accès à la plus grande ressource mondiale en matière d'information : Internet! Cependant, en dehors des ordinateurs de bureautique, certaines structures, comme la météorologie, nécessitent des ordinateurs plus puissants : les supercalculateurs ! Des machines indispensables pour l’économie !200 3.2.1 L’enjeu pour la sécurisation d’internet Actuellement, un ordinateur quantique n’aurait aucun intérêt pour les particuliers. Les tâches principales étant le traitement de texte, la lecture de vidéos et l’envoi de mail. Ce dernier, est devenu depuis quelques années, le principal élément de communication à travers le monde et des millions de gens l’utilisent plusieurs fois205 par jour. On peut presque dire que toute l’économie de notre monde tourne autour d’internet et donc de l’ordinateur. Toutefois, pour répondre aux milliards de requêtes journalières (recherche d’images, envois de mail, lecture d’articles, etc.) il faut des ordinateurs très puissants. Pour cela, il existe des « serveurs »22 (ordinateurs ayant intégré un système, par exemple Windows server, et qui sont capables de stocker des210 milliers de sites internet et de données). Les serveurs sont des éléments économiques indispensables ! Il en existe pour les particuliers, les PME et les grandes entreprises. Grâce à eux, nous avons la possibilité de regrouper l’information et de la partager continuellement. De plus, économiquement, cela est un avantage primordial ! En effet, les sites internet étant stockés sur des serveurs, il est très simple de modifier à215 tout moment une information qui soit disponible immédiatement et partout simultanément, dans le monde entier ! Dans le cas de serveurs internet, (regroupements internationaux de réseaux informatiques qui échangent de l’information au moyen d’une série de protocoles de220 20 Wikipédia, URL : http://fr.wikipedia.org/wiki/International_Business_Machines, consulté le 20 janvier 2010. 21 Le journal du net, URL : http://www.journaldunet.com/solutions/systemes-reseaux/indicateurs/07/pc.shtml, version du 18.01.2008. 22 (Dir) Druide informatique, Antidote, Canada, 2008, consulté le 26 janvier 2010.
  9. 9. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 9 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration communication (TCP-IP) et qui donnent accès à plusieurs services (Web, FTP, Usenet, etc.)23 ) il faut des fermes de serveurs, c'est-à-dire plusieurs centaines à plusieurs milliers de serveurs regroupés dans des bâtiments, spécialement conçus pour protéger le matériel et le refroidir constamment pour éviter la surchauffe des ordinateurs.225 C’est également via ces milliers de serveurs que des sessions cryptées entre deux internautes sont créées. Ainsi, si l’on remplaçait les processeurs classiques par des processeurs quantiques, le gain économique serait énorme. En effet, un serveur qui aurait accès à un générateur de nombre aléatoire, et qui permettrait d’établir des230 sessions cryptées entre deux utilisateurs, permettrait de rendre les pages internet, communications, etc. quasiment inviolables, grâce à l’impossibilité pour tout internaute malfaisant, de retrouver le code de cryptage !24 3.2.2 L’enjeu économique Aujourd’hui, l’économie ne cesse d’évoluer de plus en plus rapidement. Tout est accéléré, la rapidité des moyens de déplacement, les nouvelles fonctions des235 téléphones portables, etc. Néanmoins dans certains cas, la technologie est loin d’être compétitive pour les besoins de notre économie en matière de rapidité. La simulation par exemple: elle permet de réaliser au niveau virtuel des expériences impossibles dans la réalité. Aujourd’hui avant chaque fabrication d’avions, ou encore d’ordinateurs; on procède à des tests de simulation. Cela permet de prévoir et de240 rectifier les défauts, contraintes, etc. avant la finalisation du projet. Le gain économique y est par conséquent énorme, puisqu’il n’est plus nécessaire de fabriquer avant de savoir si le projet va fonctionner ou non. Mais pour simuler certaines situations, il faut des ordinateurs très puissants ! On utilise dans ce cas, des « supercalculateurs », les ordinateurs les plus puissants au monde. Ces derniers ont245 un enjeu économique immense, et pour cause, ces supercalculateurs sont de vraies bêtes de technologie et permettent de réaliser des expériences impossibles avec de simples ordinateurs de bureautique. En comparaison avec un ordinateur de bureautique, ce dernier est ridicule. Alors qu’actuellement un ordinateur classique peut avoir 1 à 4 processeurs et 2 à 4 To de stockage de données, le supercalculateur,250 par exemple le supercalculateur en commande pour le département de l'énergie américain baptisé Séquoia, affiche des performances telles que: 1,6 million de processeurs, 1,6 Pétaoctet (1'600'000 Go 25 ), et représente une consommation équivalente à celle d’une ville de 50'000 habitants ! Cependant, leurs coûts extrêmement élevés restreignent très fortement leur accès, en les réservant aux255 usages prioritaires. En suisse, on les réserve pour : - Détecter de façon précoce les maladies et développer de nouveaux médicaments; - Soutenir la recherche en sciences des matériaux et en nanotechnologies; - Modéliser des marchés financiers et tester des stratégies de placement. 26 - Les Écoles Polytechniques Fédérales de Zurich et de Lausanne27 260 23 (Dir) Druide informatique, Antidote, Canada, 2008, consulté le 26 janvier 2010. 24 Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009. 25 Wikipédia, URL : http://fr.wikipedia.org/wiki/Octet, consulté le 23 décembre 2009. 26 Conseil des EPF, « Stratégie nationale pour Supercalculateurs », in Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, 10 septembre 2008.
  10. 10. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 10 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration - Les universités suisses - Le CERN (organisation européenne pour la recherche nucléaire)28 - Météo Suisse (office fédéral de météorologie et de climatologie)29 La puissance par la mise en réseau des machines Le supercalculateur le plus rapide de Suisse (Cray Monte Rosa - Cray XT5/14752, sur le schéma du haut30 - de 141 téraflops) à été installé en 2009 au centre national de265 Calcul Haute Performance de Manno (CSCS), au Tessin. Il a ainsi atteint le 23e rang mondial, et la 4e place en Europe des supercalculateurs les plus puissants. 31 27 Rida Loukil, « La Suisse se dote du quatrième supercalculateur le plus puissant en Europe », URL : http://www.industrie.com/it/informatique/la-suisse-se-dote-du-quatrieme-supercalculateur-le-plus-puissant-en- europe.8579, version du 23.09.2009. 28 Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), URL: http://public.web.cern.ch/public/Welcome- fr.html, consulté le 12 janvier 2010. 29 Office fédéral de météorologie et de climatologie MétéoSuisse, URL: http://www.meteosuisse.admin.ch/web/fr/meteo.html, consulté le 12 janvier 2010. 30 Conseil des EPF, « Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes », in Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, 10 août 2009. 31 RIDA Loukil, La Suisse se dote du quatrième supercalculateur le plus puissant en Europe, URL : http://www.industrie.com/it/informatique/la-suisse-se-dote-du-quatrieme-supercalculateur-le-plus-puissant-en- europe.8579, version du 23.09.2009. Figure 3: « le système de haute performance du centre national de (CSCS, TI) est formé de superordinateurs, de calculateurs dédies à la visualisation, de système de stockage (sur disques et bandes magnétiques) et de divers réseaux. Les liaisons réseau avec les hautes écoles suisses et les établissements de recherche empruntent le réseau national de l'opérateur SWITCH. » Source : Conseil des EPF, « Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes », in Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, 10 août 2009.
  11. 11. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 11 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration D’après le Fact Sheet du Conseil des Écoles Polytechniques Fédérales (EPF) ; « Les supercalculateurs sont une technologie indispensable à la recherche de pointe et270 à la compétitivité d’un pays. Le Calcul Haute Performance (ou High Performance Computing, HPC) permet de mieux explorer des phénomènes très complexes et de concevoir des modèles de simulation dans les domaines de l’environnement, du climat, de l’énergie, de la santé ou de la finance »32 . On comprend donc tout l’intérêt des supercalculateurs pour l’économie.275 Les trois volets de la stratégie suisse HPCN Pourtant, malgré l’incroyable puissance de ces supercalculateurs, pour le CERN par exemple, qui possède également son supercalculateur « personnel », (100'000 processeurs, et 15 pétrabytes/ans de données stockées (15'000'000 Go)33 ; le temps de calcul, reste une grosse lacune. Lors de simulations économiques pour, par exemple, modéliser des situations économiques, il n’est possible de prendre en compte qu’une280 quantité restreinte de donnée. Dans le cas contraire, le surplus de données prendrait un temps de calcul beaucoup trop long. Avec un processeur quantique, il serait possible de prendre en compte des milliers de données supplémentaires et alors l’enjeu économique serait non seulement énorme285 mais deviendrait l’élément économique qui ferait d’un pays un concurrent colossal en matière d’avancée technologique. 3.3 Avis personnel Au jour d'aujourd'hui seuls de coûteux supercalculateurs sont construits. Ils consomment énormément d’énergie et nécessitent d’énormes bâtiments sécurisés. Un ordinateur quantique, malgré le besoin en matériel d’analyse qui prend considérablement moins de290 place qu’un supercalculateur, est de l’ordre de l’atome ! Ce qui rend extrêmement 32 Conseil des EPF, « Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes », in Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, 10 août 2009. 33 Fabrice Epelboin, « le CERN dévoile son supercalculateur: 100.000 processeurs, 15 petrabytes par an », URL : http://fr.readwriteweb.com/2008/10/03/nouveautes/le-cern-devoile-son-supercalculateur-100000-processeurs-15- petrabytes-par-an/, version du 3.10.2008. Figure 4: « la stratégie pour le calcul de grande puissance et sa mise en réseau prévoit un supercalculateur de la classe pétaflops, un bâtiment neuf et la création d’un réseau de compétences en super informatique. Sa mise en œuvre renforce la recherche de pointe et la compétitivité de la Suisse. » Source : Conseil des EPF, « Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes », in Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, 10 août 2009.
  12. 12. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 12 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration intéressant les ordinateurs quantiques, qui ne sauraient que très vite se faire une place dans l'industrie. Si la vitesse de l’évolution suit constamment son cours, il ne serait pas étonnant de voir dans vingt ans des processeurs quantiques dans les serveurs du monde entier, étant donné qu’il existe déjà des processeurs quantiques générant des chiffres aléatoires, et qui295 peuvent être intégrés à un ordinateur classique! 3.4 Conclusion Notre économie ayant un besoin grandissant de toujours anticiper et prévoir des phénomènes complexes, on peut certainement se permettre de dire que les calculateurs quantiques prendront à l’avenir une place importante dans notre stratégie économique du300 futur. L’intérêt incessamment grandissant envers les ordinateurs de simulation, laisse à penser que les physiciens ne pourront qu’aboutir un jour, à la création de calculateurs quantiques. 305 4. Aspect Ecologique 4.1 Introduction L’écologie est le sujet brûlant de l’actualité. Dernièrement a eu lieu à Copenhague au Danemark, une conférence mondiale afin de discuter et de trouver des solutions pour tenter de freiner le réchauffement climatique. Dans ce domaine, la simulation et la prévention sont plus importantes que jamais; depuis quelques années, catastrophes naturelles, séismes, cyclones et tsunamis ne cessent de se multiplier et de s’amplifier. Il310 faut constamment simuler pour prévoir les intempéries. Les processeurs quantiques pourraient donc y avoir un potentiel plus qu’énorme étant donné que la rapidité d’analyse des phénomènes est parfois un facteur de vies humaines ! Avant d’aller plus loin, ce dont il faut bien être conscient, c’est que les ordinateurs quantiques n’en sont pour l’instant qu’à l’état de recherches en laboratoire ! Nous pouvons315 cependant constater quels avantages écologiques pourraient être tirés indirectement grâce à un ordinateur quantique. 4.2.1 L’utilisation des supercalculateurs pour la simulation en écologie Alors que l’alerte aux cataclysmes est toujours améliorée (télévision, SMS, radio, etc. 34 ) la prévention de ces phénomènes est encore beaucoup trop lente, voir320 inexistante, car il n’existe pas d’ordinateur assez puissant pour prendre en compte et calculer à l’avance tous les phénomènes qui conduiraient à un cataclysme. Et s’il est possible, le temps de calcul étant encore beaucoup trop lent, le cataclysme aurait lieu bien avant que le calcul ait été effectué ! Outre la perte considérable de vies humaines, si on se concentre sur l’écologie, on constate que le désastre écologique325 est très souvent incalculable ; Destructions de plantations, de zônes forestières, désertification, etc. Alors pour prévoir des catastrophes écologiques, identifier à l’avance les risques environnementaux ou encore pour produire de l’énergie de manière sûre et efficace,330 on simule. Cependant pour simuler et surtout écologiquement, car l’écologie est 34 AFP, « Cinq ans après le tsunami, comment préparer les générations futures ? » URL : http://www.lematin.ch/flash-info/monde/ans-tsunami-preparer-generations-futures, version du 24.12.2009.
  13. 13. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 13 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration extrêmement aléatoire et un simple élément légèrement accentué peut être à l’origine de fluctuations gigantesques ; il faut encore faire appel aux supercalculateurs. Les simulations environnementales à grandes échelles permettent d’analyser les phénomènes climatiques locaux et globaux, avec une précision encore inégalée. Ils335 améliorent par exemple les prévisions météorologiques et la localisation des précipitations extrêmes dans l’espace alpin.35 Si l’on en venait maintenant à remplacer les processeurs classiques par des processeurs quantiques dans les supercalculateurs météorologiques par exemple,340 nous aurions un détail de la météo extrêmement précis et on peut imaginer que l’agriculture serait très fortement améliorée grâce au gain de précision, de rapidité et de fiabilité lors de simulations écologiques ! 36 Comparaison de l’amélioration sensible de la modélisation climatique P o u r Pour donner un autre intérêt écologique de l’ordinateur quantique ; actuellement une345 requête sur internet (exemple : recherche sur Google) contribue à l’émission de 7 grammes de CO2, alors que pour faire bouillir une carafe d’eau, l’émission de CO2 représente 15 grammes. Avec plus de 200 millions de requêtes par jour, les émissions en CO2 sont donc conséquentes ! 37 350 35 Conseil des EPF, « Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes », in Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, 10 août 2009. 36 Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009. 37 Jonathan Leake & Richard Woods, “Revealed: the environmental impact of google search”, in The Sunday Times, version du 11.01.2009. Figure 5: « en recherche sur le climat, la simulation à haute définition sur calculateur de grande puissance (image du haut préparée sur le supercalculateur japonais « Earth Simulator »), donne des cartes beaucoup plus détaillées des zones prévisionnelles de diminution des précipitations et de pénuries d’eau douce. Source : KItoh, Yagatai & Alpert, Hydrological Research Letters, 2008, pp. 1-4. » Source : Conseil des EPF, « Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes », in Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, 10 août 2009.
  14. 14. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 14 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration 4.3 Avis personnel Autant dire que sur une année, la facture et l’impact écologique sont colossaux! Et que l’ordinateur quantique pourrait dans un futur, faire beaucoup mieux ! Et même si la quantité d’énergie et d’eau nécessaire au fonctionnement de l’ordinateur quantique était égale, le nombre de calculs étant supérieur au supercalculateur, l’ordinateur quantique serait par conséquent automatiquement plus avantageux ! De plus, si l’on sait qu’en 2000355 les supercalculateurs ont été utilisés afin de préparer le protocole de Kyoto ; alors par conséquent on peut penser que les processeurs quantiques auront à l’avenir un très grand intérêt. 4.4 Conclusion Aujourd’hui l’écologie n’est plus un sujet quelconque. C’est notre moyen de survie de360 demain. Il est clair que l’ordinateur quantique ne sera pas proprement dit un avantage écologique direct, cependant, on peut bien imaginer que le gain de temps lors de calculs, engendrerait automatiquement une baisse des coûts fonctionnels des ordinateurs de simulation. Si l’on sait que pour fonctionner, le nouveau supercalculateur suisse « Cray XT5/14752 » nécessite ; 60 m3 d’eau par heure pour le refroidissement, 600 kW de365 consommation électrique pour l’unité de calcul et plus 200 kW pour le refroidissement ; alors, l’avantage de l’ordinateur quantique est évident, car rien que la quantité d’eau utilisé pour le refroidissement, est une ressource en moins pour l’ordinateurs quantique !38 5. Conclusion finale Premièrement, ce qui est sûr c’est que l’ordinateur quantique est complexe. Les expériences faites avec 5 et 8 qubits ont démontré que la superposition des atomes dans les deux états :370 fondamentale et excité, permettent de faire des calculs exponentiellement plus vite qu’avec un ordinateur classique. Et ce malgré le fait qu’avec le nombre d’atomes avec lesquels les expériences ont été réalisées, on peut aujourd’hui largement l’effectuer avec un ordinateur classique ! Aujourd’hui le problème réside dans l’ajout de qubits ! La décohérence - ce phénomène qui lorsque l’on ajoute trop d’atomes, et que l’on souhaite donner une information à375 un atome perturbe l’atome voisin - est l’une des entraves principales à la création de calculateurs quantiques. Deuxièmement, l’intérêt économique étant énorme, l’avancée dans cette technologie ne peut qu’aller de l’avant. En effet les banques, les organisations gouvernementales, etc. auraient un380 avantage énorme à posséder des ordinateurs ayant intégré des processeurs quantiques. Le code de cryptage des données étant tellement complexe, il serait impossible à des hackers de déchiffrer les codes ! De plus, l’économie étant la base de notre société, le fait de simuler et de tester des stratégies économiques, est encore un avantage ! Mais encore, si l’industrie pharmaceutique, qui utilise actuellement les supercalculateurs afin de développer de nouveaux385 médicaments avait accès à un calculateur quantique à des fins de recherche, alors nous pourrions détecter de façon précoce les maladies et ainsi mieux guérir les malades tout en évitant ainsi un coût énorme à notre économie. Mais n’oublions pas le domaine de la physique, de la recherche en sciences des matériaux, et de la nanotechnologie, etc. Toutes auraient un avantage énorme à posséder un ordinateur quantique !390 38 DE LORENZI Michele, « Monte rosa au CSCS - Des nouveaux sommets pour le calcul haute performance en suisse », in Flash informatique, No 8, 27 octobre 2009.
  15. 15. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 15 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration Troisièmement, l’écologie que nous ne pouvons plus renier aujourd’hui, est un sujet qui est plus important que jamais et qui le sera encore plus à l’avenir; rien qu’actuellement des milliers de cataclysmes, se produisent quotidiennement à travers le monde. L’ordinateur quantique pourrait avoir dans ce domaine un rôle très important ! En effet, lors de simulations sur le climat, afin395 d’anticiper et de prévoir des catastrophes naturelles, le temps de calcul est très lent, bien que ces calculs sont effectués avec des supercalculateurs, les ordinateurs les plus puissants au monde. Si les supercalculateurs intégraient des processeurs quantiques, cela permettrait de calculer exponentiellement plus vite et donc de pouvoir anticiper et réagir en conséquence, aux catastrophes naturelles. De plus, la météorologie serait plus précise et l’on pourrait prévoir400 encore plus à l’avance la météo ; ce qui aurait un impact conséquent sur l’agriculture ! On peut dire que l’ordinateur ne remplacera sûrement pas nos PC d’aujourd’hui, mais par contre il est très fortement possible que les serveurs internet intègrent des processeurs quantiques ! Ou que des processeurs quantiques spécialisés, soient utilisés pour la simulation405 écologique, lors de simulation du changement climatique de la terre ou encore en économie pour la création de nouveaux médicaments! Effectivement, on ne peut pas parler d’ordinateurs quantiques, car un « ordinateur » est une machine qui peut tout faire et qui est presque autonome. Lorsque l’on parle d’ordinateur quantique, on devrait donc plutôt parler de calculateur quantique, car, comme le processeur quantique actuellement en vente, c’est un410 excellent générateur de nombre aléatoire, mais il ne sait rien faire d’autre ! Pour terminer, nous pouvons poser la réflexion suivante : l’ordinateur est très pratique. Son usage est devenu quasiment aussi incontournable que celui du téléphone portable. Il nous permet de rester en contact avec notre famille, nos amis, voire nos interlocuteurs professionnels. De plus, il nous offre la possibilité d’écrire des textes en les modifiants très facilement, de faire415 des jeux, de regarder des films ou encore de lire des articles, voire même des livres entiers. Mais même si demain l’ordinateur quantique venait à être aussi courant, que nos ordinateurs actuels l’homme changerait-il pour autant, ne serait-ce qu’un peu, ca façon de penser et de vivre ? Les nouveaux moyens de communication et d’échange d’information ne cessent de se perfectionner, de s’amplifier, de se multiplier et surtout de nous solliciter. Apple a révolutionné420 le téléphone portable avec l’Iphone, et aujourd’hui, l’Ipad, vient révolutionner l’ordinateur portable ! Il existe le risque énorme que nous nous laissions submerger par cette vague technologique et que nous perdions le sens des réalités, en nous enfonçant dans le monde du virtuel. Un exemple :425 « SMS » un roman paru à l’automne 200939 , nous fait réfléchir à ce danger : on y voit un homme, se faisant dérober son téléphone portable – son vrai « double » - en pleine rue, courir après le voleur, en lâchant son propre enfant sur le trottoir ! Et ainsi, perdre tout ce qui représente ca vie et son identité ! Alors quel avenir l’homme est-il en train préparer ? Est-ce positif ? Est-ce un moyen de430 rapprocher les hommes entre eux ? Ou bien, au contraire, de nous enfoncer dans le monde du virtuel, en nous empêchant de nous rapprocher de ce qui représente la base de notre société : l’échange, le partage, et la rencontre… ? 435 39 BENEGUI Laurent, SMS, Edition Julliard, Paris, 2009.
  16. 16. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 16 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration 6. Bilan personnel Dans mon travail sur l’ordinateur quantique, j’ai assez rapidement été confronté à un problème majeur ; le manque d’information sur le sujet. Ma première démarche qui m’est apparue comme celle de base à été, la recherche de tout livre ou article de presse qui pourrait exister dans une quelconque bibliothèque de Genève. Je suis donc parti, sur le conseil de ma sœur, à la recherche de livres, dans les universités de Genève. Très rapidement je me suis perdu dans les rayons et440 j’ai donc été demander de l’aide au bibliothécaire. Il m’a expliqué que tous les documents des bibliothèques genevoises étaient regroupés sous forme d’un réseau accessible depuis le site internet : http://opac.ge.ch, qui était accessible depuis les ordinateurs de la bibliothèque. Je me suis donc lancé à la recherche de tous les documents susceptibles de m’aider dans mes recherches sur l’ordinateur quantique. J’étais conscient, que l’ordinateur quantique appartenant445 à une technologie en développement, je ne risquerais pas de trouver des dizaines de documents sur le sujet ; cependant, j’ai été très étonné de voir que seuls cinq documents contenaient le mot- clé « ordinateur quantique » ! Néanmoins ne pouvant me permettre de les mettre aux oubliettes, j’ai donc analysé les cinq documents, qui, en conclusion ne représentaient que trois documents ciblés sur l’ordinateur quantique. Il s’agissait de deux livres, que j’ai donc été emprunter à450 l’infothèque de la Haute Ecole de Gestion (HEG). Le dernier document était un article de presse paru dans le quotidien Le Temps, que j’ai également été emprunter, à la bibliothèque de la faculté des sciences. Après avoir analysé ces trois documents je me suis rendu compte que je ne possédais aucun document ciblé sur ma recherche: le fonctionnement de l’ordinateur quantique. Je m’en suis donc retourné à la source secondaire de mon travail ; internet. Et fort heureusement455 j’ai trouvé plusieurs sites internet qui expliquaient l’ordinateur quantique. Au début de mes recherches sur internet, j’ai été confronté à un autre grand problème ; trouver des articles clairs et simples. Ne connaissant alors que peu de choses sur l’ordinateur quantique, j’ai tout d’abord récupéré une grande quantité d’articles et de dossiers aux travers de nombreux sites. J’ai tout d’abord pensé que je possédais trop d’article et qu’il serait difficile d’en faire une sélection,460 mais au fil des lectures je me suis rendu compte que certains articles étaient en faite beaucoup trop poussés pour mon travail ; ce qui m’a, au final, presque fait retourner à la case départ, malgré le fait que certains articles m’étaient compréhensible. C’est alors qu’en lisant parmi tant d’autres, un dossier, que j’ai perçue comme source : « Nicolas Gisin (Université de Genève) » J’étais en train de chercher aux quatre coins du monde des informations sur l’ordinateur465 quantique, alors que, j’avais un expert en la matière dans une université de ma ville ! Ainsi, après un bref coup de fil, j’obtenais un rendez-vous le lendemain même ! Après de longues heures d’écoute et de retranscription de l’interview au format informatique, je m’attelais, enfin (!), à ma tâche, fasciné par cet interview très enrichissante, qui, j’en étais maintenant sûr, allait être la base de mon travail.470 Grâce à ce travail, qui a été pour moi plus un plaisir d’apprendre et de le faire partager, que de le préparer, j’ai acquis un certains nombre de connaissances. Premièrement, le fait de devoir expliquer un sujet complexe, m’a permis d’avoir une approche différente de l’informatique, qui m’apparaissait auparavant, comme « compliqué, mais simple ». Car en informatique, même si le problème est extrêmement complexe, derrière, il y a toujours une logique ! Mais par ce475 travail, j’ai appris à percevoir l’ordinateur sous sa forme physique et plus sous forme d’interface. Entre autre, j’ai également beaucoup appris en ce qui concerne l’écriture en elle-même: - Les références en bas de page.480 - La rédaction d’un procès verbal - Synthétiser des articles et faciliter leur compréhension.
  17. 17. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 17 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration - Le respect des consignes de présentation (dont l’application était souvent une difficulté pour moi, lors de mes précédents dossiers). 485 Le dernier point, certainement l’un des plus importants, est la façon d’effectuer une recherche. En choisissant un sujet complexe, j’ai par contrainte, dû apprendre à élargir mon champ de recherche, qui se limitait auparavant, la plupart du temps, au moteur de recherche Google. Mon travail touchant à sa fin, je me dois de l’analyser et d’en tirer des conclusions. Un premier490 point à revoir, dans certains paragraphes, est l’ordre dans lequel les informations se succèdent. Effectivement, je pense que la lecture pourrait être améliorée par une fluidification de l’enchaînement des informations, car dans certains cas, le passage d’un paragraphe à un autre est « décalé ». De plus, je pense qu’en éliminant certaines informations, qui ne sont pas en rapport étroit avec le travail, il serait possible de concentrer l’information sur le sujet, et ainsi495 d’en améliorer la qualité; cependant dans certains cas, le fait d’ajouter des informations, permet d’avoir un point de vue supplémentaire, plus général et ainsi de faciliter la compréhension du point traité. Malgré la difficulté du sujet et le nombre conséquent de pages, outre le contenu, la clarté de la présentation, me laisse à penser que la lecture en sera déjà plus attrayante. 500 Pour terminer, je dirai que contrairement à ce que je pensais avant de commencer ce travail, il a été très enrichissant pour moi, tant professionnellement pour mon avenir, que personnellement, car il m’a permis d’apprendre qu’il ne faut jamais se concentrer sur un seul point. Il faut être ouvert à tout et prendre le positif de chaque point, de chaque situation, même si dans certains cas, cela ne représente qu’une infime partie. Il m’a également apprit que dans le monde505 extrêmement complexe d’aujourd’hui, on n’en finira jamais de créer de nouvelles frontières, car le fondement de la variété de ce monde, a été, est, et sera toujours : les frontières.
  18. 18. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 18 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration 7. Processus d’élaboration Procès verbal 1 1. Détermination des sources Livres - WALDNER Jean-Baptiste, Nano-informatique et intelligence ambiante, inventer l'ordinateur du XXIème siècle, Edition Hermes Science, Paris 2007. - DELAHAYE Jean-Paul, L'intelligence et le calcul, de Gödel aux ordinateurs quantiques, Edition Belin, Paris 2002. Articles de presse - Le Temps, Téléphone arabe chez les particules quantiques : des physiciens genevois effectuent un pas important vers la fabrication d'un ordinateur quantique, 1er septembre 2005. - Courrier international, 2002-2020 la vie techno, les microprocesseurs de demain: un bestiaire fantastique, hors- série science, octobre - novembre - décembre 2002. Interview - Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009. Sites internet - http://www.cnrtl.fr/definition/quantique - http://www.techno- science.net/?onglet=glossaire&definition=8041 - http://www.cnrtl.fr/definition/spin - http://www.futura- sciences.com/fr/doc/t/physique/d/lordinateur-- quantique_552/c3/221/p3/ - http://www.20minutes.fr/article/139042/Sciences-L- ordinateur-quantique-se-democratise.php Illustrations - Figure 6: URL: http://irfu.cea.fr/Spin/T20/index.php - Figure 7: URL: http://www.futura- sciences.com/fileadmin/Fichiers(images/Mat ière/I13-11-qbit.jpg Autre - (Dir) Druide informatique, Antidote, Canada, 2008 2. Définition du premier aspect Technologie 2.2.1 Explication du fonctionnement d’un « ordinateur quantique » 2.2.2 Fonctionnement concret de l’ordinateur « quantique » et contrainte physique 3. Plan détaillé du premier aspect 2.1.0 Introduction Introduction brève à l’ordinateur. Développement de ma motivation pour ce travail, et des aspects que je vais développer. Courte explication de la fabrication actuelle des ordinateurs. Et interrogation sur l’avenir des ordinateurs. 2.2.1 Explication du fonctionnement d’un « ordinateur quantique » Comment fonctionne l'ordinateur quantique, qu'est ce qu'un "qubit" et quelles sont ses propriétés. Comparaison entre le bit classique et le bit quantique. 2.2.2 Fonctionnement concret de l’ordinateur et contraintes physiques Explication de la décohérence (phénomène de calcul quantique) 2.3.0 Avis personnel Mon avis personnel 2.4.0 Conclusion Réponse à la question de l’introduction et acheminent vers le prochaine aspect.
  19. 19. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 19 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration Procès verbal 2 1. Détermination des sources Articles de presse - Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, Stratégie nationale pour supercalculateurs, 10 septembre 2008. - Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes, 10 août 2009. - Courrier international, 2002-2020 la vie techno, les microprocesseurs de demain: un bestiaire fantastique, hors-série science, octobre - novembre - décembre 2002. - Bio-énergie n° 26, Igor et Grichka Bogdanov : que se passait-il avant le Big Bang ? Et à quoi ressemblaient l’espace et le temps avant que tout ne commence ? Interview - Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009. Sites internet - http://fr.wikipedia.org/wiki/International_Business_Machines - http://www.journaldunet.com/solutions/systemes- reseaux/indicateurs/07/pc.shtml - http://fr.wikipedia.org/wiki/Octet - http://www.industrie.com/it/informatique/la-suisse-se-dote-du- quatrieme-supercalculateur-le-plus-puissant-en-europe.8579 - http://public.web.cern.ch/public/Welcome-fr.html - http://www.meteosuisse.admin.ch/web/fr/meteo.html - http://fr.readwriteweb.com/2008/10/03/nouveautes/le-cern- devoile-son-supercalculateur-100000-processeurs-15-petrabytes- par-an/ Illustration - Figure 3: Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes, 10 août 2009. - Figure 4: Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes, 10 août 2009. Autre - (Dir) Druide informatique, Antidote, Canada, 2008 2. Définition du deuxième aspect Economie 3.2.1 L’enjeu pour la sécurisation d’internet 3.2.2 L’enjeu économique 3. Plan détaillé du deuxième aspect 3.1.0 Introduction Introduction à l’évolution de l’ordinateur, dans notre économie et du besoin pour l’économie, de supercalculateurs. 3.2.1 L’enjeu pour la sécurisation d’internet Comment un ordinateur quantique, ayant intégré un processeur quantique, pourrait améliorez la sécurité sur internet. 3.2.2 L’enjeu économique Avantage et intérêt de l’ordinateur quantique pour la médecine, la science, la finance. 3.3.0 Avis personnel Mon avis personnel 3.4.0 Conclusion Réponse à la question de l’introduction et acheminent vers le prochaine aspect.
  20. 20. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 20 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration Procès verbal 3 1. Détermination des sources Livre - BENEGUI Laurent, SMS, Edition Julliard, Paris, 2009 Articles de presse - Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes, 10 août 2009. - The Sunday Times, Revealed: the environmental impact of google searches, 11 janvier 2009. - Flash informatique n° 8, Monte rosa au CSCS - Des nouveaux sommets pour le calcul haute performance en suisse, 27 octobre 2009. Interview - Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009. Site internet - http://www.lematin.ch/flash-info/monde/ans-tsunami-preparer- generations-futures Illustration - Figure 5: Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes, 10 août 2009. Autre - (Dir) Druide informatique, Antidote, Canada, 2008 2. Définition du troisième aspect Ecologique 4.2.1 L’utilisation des supercalculateurs pour la simulation en écologie 3. Plan détaillé du troisième aspect 4.1.0 Introduction Introduction de l’état d’actualité - écologique - de la terre, et information de l’état de recherche des ordinateurs quantique. 4.2.1 L’utilisation des supercalculateurs pour la simulation en écologie Comment sont utilisés les supercalculateurs pour l’écologie, et comment un processeur quantique pourrait améliorer la rapidité et la précisons des résultats lors de simulations. 4.3.0 Avis personnel Mon avis personnel 4.4.0 Conclusion Conclusion de l’ordinateur quantique en écologie et information sur l’énergie utilisé par le supercalculateur suisse Cray XT5/14752.
  21. 21. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 21 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration 8. Références bibliographiques Livres - WALDNER Jean-Baptiste, Nano-informatique et intelligence ambiante, inventer l'ordinateur du XXIème siècle, Edition Hermes Science, Paris 2007. - DELAHAYE Jean-Paul, L'intelligence et le calcul, de Gödel aux ordinateurs quantiques, Edition Belin, Paris 2002. - BENEGUI Laurent, SMS, Edition Julliard, Paris, 2009 Articles de presse - Le Temps, Téléphone arabe chez les particules quantiques : des physiciens genevois effectuent un pas important vers la fabrication d'un ordinateur quantique, 1er septembre 2005. - Courrier international, 2002-2020 la vie techno, les microprocesseurs de demain: un bestiaire fantastique, hors-série science, octobre - novembre - décembre 2002. - Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, Stratégie nationale pour supercalculateurs, 10 septembre 2008. - Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes, 10 août 2009. - Bio-énergie n° 26, Igor et Grichka Bogdanov : que se passait-il avant le Big Bang ? Et à quoi ressemblaient l’espace et le temps avant que tout ne commence ? Interview - Interview de GISIN Nicolas, professeur à la faculté des sciences – section de physique, Genève, le 22 décembre 2009. Sites internet - http://www.cnrtl.fr/definition/quantique - http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=8041 - http://www.cnrtl.fr/definition/spin - http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/physique/d/lordinateur--quantique_552/c3/221/p3/ - http://www.20minutes.fr/article/139042/Sciences-L-ordinateur-quantique-se-democratise.php - http://fr.wikipedia.org/wiki/International_Business_Machines - http://www.journaldunet.com/solutions/systemes-reseaux/indicateurs/07/pc.shtml - http://fr.wikipedia.org/wiki/Octet - http://www.industrie.com/it/informatique/la-suisse-se-dote-du-quatrieme-supercalculateur-le- plus-puissant-en-europe.8579 - http://public.web.cern.ch/public/Welcome-fr.html - http://www.meteosuisse.admin.ch/web/fr/meteo.html - http://fr.readwriteweb.com/2008/10/03/nouveautes/le-cern-devoile-son-supercalculateur-100000- processeurs-15-petrabytes-par-an/ - http://www.lematin.ch/flash-info/monde/ans-tsunami-preparer-generations-futures Illustrations - Figure 1: URL: http://irfu.cea.fr/Spin/T20/index.php - Figure 2: URL: http://www.futura-sciences.com/fileadmin/Fichiers(images/Matière/I13-11- qbit.jpg - Figure 3: Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes, 10 août 2009. - Figure 4: Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes, 10 août 2009. - Figure 5: Factsheets du conseil des EPF à l’intention des parlementaires, Le calcul haute performance: la clé pour comprendre les systèmes complexes, 10 août 2009. Autre - (Dir) Druide informatique, Antidote, Canada, 2008
  22. 22. Tim Divorne Travail personnel d’approfondissement 03 Février 2010 22 Centre de Formation Professionnelle Service Hôtellerie et Restauration 9. Remerciements et annexe Je tiens à remercier les personnes suivantes, qui m’ont aidée, dans l’élaboration de mon travail personnel d’approfondissement sur les ordinateurs quantique: - Merci infiniment à Nicolas GISIN, professeur à la faculté des sciences de l’université de Genève – section de physique, pour m’avoir accordé le temps d’une interview, qui à été la base de mon travail. - Merci à Yann MAURON, professeur de Culture Général, de m’avoir suivit et corrigé lors de l’élaboration de mon travail. - Un grand merci à Denise DIVORNE, ma grand-mère, pour les relectures et les corrections de mon travail. - Merci à Lina LORENZ, ma mère, d’avoir fait l’intermédiaire entre ma grand- mère et moi-même, pour la transmission de mon dossier et des corrections de ma grand-mère.

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