8. Vers l’ordinateur quantique ?

Dans notre vie quotidienne, pratiquement toute l’information traitée, échangée ou stockée est codée sous forme d’entités discrètes appelées bits, qui prennent par convention les valeurs zéro et un. Avec la technologie actuelle des ordinateurs et des fibres optiques, les bits sont transportés par des courants électriques et des ondes électromagnétiques correspondant à des flux macroscopiques d’électrons et de photons, et ils sont stockés dans des mémoires de types variés, par exemple magnétiques. Bien que la physique de base qui sous-tend le fonctionnement d’un transistor (chapitre 6) ou d’un laser (chapitre 4) soit la physique quantique, chaque bit échangé ou stocké correspond à un grand nombre de systèmes quantiques élémentaires et son comportement peut être décrit classiquement, par exemple en raison du fort couplage avec l’environnement (chapitre 9). Depuis une trentaine d’années, les physiciens ont appris à manipuler avec une précision croissante des systèmes quantiques individuels : photons, électrons, neutrons, atomes…, ce qui ouvre la voie à l’utilisation de systèmes quantiques à deux états tels que deux états de polarisation d’un photon (chapitre 2) ou deux niveaux d’énergie d’un atome (chapitre 4) pour échanger, stocker ou traiter l’information. Au chapitre 2, § 2.3.2, nous avons utilisé deux états de polarisation, vertical (V) et horizontal (H) pour représenter les valeurs 0 et 1 d’un bit. Il sera commode par la suite de se servir de la notation de Dirac (voir l’annexe A2.2 pour un exposé détaillé), où un état de polarisation verticale est noté |0〉, un état de polarisation horizontale |1〉 et un état de polarisation arbitraire …