Véritable introduction à l’informatique quantique enrichie d’exemples et de mises en pratique, ce livre s’adresse à toute personne curieuse, familière avec les sciences et l’informatique en particulier, sans pour autant en être spécialiste. Comprendre, converser et appliquer, c’est l’approche pédagogique retenue par l’auteur pour transmettre au lecteur les clés nécessaires pour transformer une idée en application avec l’informatique quantique.

Le premier chapitre est une introduction qui présente l’histoire de l’informatique quantique, en commençant par les premières expériences de physique quantique. Les promesses de l’informatique quantique pour la sécurité ou encore la finance y sont également présentées.

Le lecteur aborde ensuite les concepts fondamentaux de l’informatique quantique que sont la superposition, l’intrication et la téléportation quantiques et découvre, dans le cadre d’une mise en pratique, l’utilisation de Qiskit, un framework pour l’informatique quantique.

Dans un troisième chapitre, l’auteur expose les limites et les enjeux en informatique quantique pour amener le lecteur à parler avec aisance de l’informatique quantique et à comprendre l’impact et les évolutions possibles de cette technologie. On y découvre les architectures physiques des ordinateurs quantiques existants afin de mettre en avant certaines limites comme la nécessité de refroidir les ordinateurs et la décohérence quantique. Ce chapitre aborde ensuite les solutions, matérielles et logicielles, pour résoudre ces problèmes. Des applications originales, comme l’art quantique, ainsi qu’un cas d’utilisation pratique avec des données bancaires sont également détaillés.

En fin d’ouvrage, le lecteur est invité à aller plus loin avec une étude de cas fictive qui lui permettra de concrétiser une idée en un programme quantique fonctionnel. Il est ensuite amené à évaluer l’intérêt ou non de l’informatique quantique pour cet usage.

Avant-propos

1. Introduction

Introduction

1. Petite histoire de l'informatique quantique
2. Promesses de l'informatique quantique
3. Que contient ce livre ?

Comprendre l'informatique quantique

1. Quelques définitions
   1. 1. Représentation des états quantiques
      1. a. La superposition quantique
      2. b. La sphère de Bloch
   2. 2. Les portes quantiques
      1. a. Les portes de Pauli
      2. b. La porte d’Hadamard
      3. c. Les opérateurs quantiques unitaires
   3. 3. Mesure d’un état quantique
      1. a. Vous avez dit probabilités??
      2. b. Le paradoxe de Schrödinger
      3. c. Les qubits sont-ils des bits probabilistes (p-bits)??
2. Qu'est-ce que l'intrication quantique ?
   1. 1. Représentation d’un système à deuxqubits
      1. a. Superposition
      2. b. Représentation visuelle d’un système à deuxqubits
      3. c. État de Bell
   2. 2. Opérations sur deux qubits
      1. a. Calcul simultané avec le produit de Kronecker
      2. b. La porte CNOT
      3. c. Génération d’un état deBell
   3. 3. Mesure et probabilité
3. Qu'est-ce que la téléportation quantique ?
   1. 1. Le théorème de non-clonage
   2. 2. Bob, Alice et le protocole de téléportationquantique
   3. 3. Vers un Internet quantique
4. Cas pratique : exécuter un programme quantique
   1. 1. Mise en place de l’environnement de développement
   2. 2. Mise en place du notebook
   3. 3. Création d’un secret
   4. 4. Création du circuit de téléportation
   5. 5. Simulation de la téléportation

Comprendre les tenants et aboutissants

1. Pourquoi cela ne fonctionne pas bien ?
   1. 1. Décohérence quantique
      1. a. Architecture des ordinateurs quantiques
      2. b. Scalabilité
      3. c. Performance d’un ordinateur quantique
   2. 2. Écart conceptuel
   3. 3. Non-interopérabilité
      1. a. Non-standardisation des outils
      2. b. Absence d’interfaces entre paradigmes classique etquantique
      3. c. Accessibilité difficile des machines quantiques
2. Enjeux de la recherche
   1. 1. Correction des erreurs
      1. a. Ions piégés
      2. b. Qubits topologiques
      3. c. Qubits de spin
      4. d. Qubits photoniques
      5. e. Approches logicielles
      6. f. Comparaison des différentes approches
   2. 2. Trouver des domaines d’application
      1. a. Neurosciences quantiques
      2. b. Biomimétisme quantique
      3. c. Jeux vidéo quantiques
      4. d. Traitement automatique et quantique du langage naturel
      5. e. Art quantique
      6. f. Avantage contre suprématie quantique
   3. 3. Sécurité
      1. a. Distribution quantique de clés
      2. b. Cryptographie post-quantique
   4. 4. Accessibilité et interopérabilité
      1. a. Librairies de code spécialisées
      2. b. Environnements cloud
      3. c. Hybridation
      4. d. Des conditions de fonctionnement moins extrêmes
      5. e. Conclusion sur l’accessibilité et l’interopérabilité
3. Cas pratique : exemple d'application concrète
   1. 1. Mise en place
   2. 2. Prise en main du jeu de données
   3. 3. Méthodes
      1. a. SVM
      2. b. SVM quantique
   4. 4. Résultats
   5. 5. Pour aller plus loin : exécutionsur un vrai ordinateur quantique

Conclusion

1. Résumé du livre
   1. 1. De la physique à l’informatique quantique :les promesses
   2. 2. Superposition et mesure
   3. 3. Intrication
   4. 4. Téléportation
   5. 5. Limites de l’informatique quantique
   6. 6. Grands axes de la recherche
2. Quelques conseils avant de démarrer son projet
   1. 1. Trouver un cas d’utilisation pertinent
   2. 2. Approche générale pour l’optimisationquantique
      1. a. Transformer son problème en problèmed’optimisation
      2. b. Créer un modèle avec la programmationpar contraintes
      3. c. Choisir un optimiseur
      4. d. Contourner les limites des optimiseurs quantiques
   3. 3. Évaluer la preuve de concept
3. Mot de la fin

Bibliographie

1. Bibliographie