Un accélérateur quantique est un ordinateur quantique ou un simulateur quantique utilisé en complément d'un superordinateur classique pour en accélérer les calculs. Les accélérateurs quantiques exploitent des algorithmes quantiques hybrides. En anglais : quantum accelerator. Voir aussi : algorithme quantique hybride, calcul intensif, ordinateur quantique, simulateur quantique. JORF du 20/12/2022.
Un algorithme quantique est un algorithme qui est constitué d'une suite finie d'opérations exécutées par des portes quantiques et qui tire parti du parallélisme quantique. Un algorithme quantique manipule une grande quantité d'information pendant le calcul mais produit un résultat sous la forme de bits classiques. Le calcul doit être généralement répété plusieurs fois pour obtenir le résultat recherché. Un algorithme quantique est écrit et exécuté à l'aide d'un ordinateur classique qui envoie des commandes de portes quantiques au processeur quantique puis, à la fin du calcul, récupère et exploite les résultats issus de la lecture des qubits. Voir aussi : élément binaire, parallélisme quantique, porte quantique, processeur quantique, qubit. JORF du 20/12/2022.
Un algorithme quantique hybride est un algorithme qui comporte une composante s'exécutant sur un ordinateur classique et une autre sur un processeur quantique, les deux étant coordonnées pour obtenir un résultat qui tire parti au mieux des possibilités des deux types de machines. Voir aussi : algorithme quantique, ordinateur quantique, processeur quantique. JORF du 20/12/2022.
Un avantage quantique est un niveau de performance reconnu à un ordinateur quantique lorsque celui-ci exécute un calcul plus rapidement que les meilleurs superordinateurs classiques. L'avantage quantique peut aussi être apprécié en fonction d'autres facteurs tels que la faible consommation d'énergie. L'avantage quantique est lié au caractère exponentiel du temps de calcul des ordinateurs classiques en fonction de la taille du problème à résoudre. On trouve aussi, dans l'usage, le terme « suprématie quantique », qui est déconseillé. En anglais : quantum advantage. Voir aussi : calculateur, calcul intensif, ordinateur quantique. JORF du 20/12/2022.
Une boite quantique est une région de l'espace dans laquelle une particule est en confinement quantique dans les trois dimensions de l'espace. Un cristal nanométrique de semiconducteur peut être une boîte quantique pour les électrons. On trouve aussi l'expression « point quantique », qui est déconseillée. En anglais : quantum dot. Voir aussi : confinement quantique, feuillet quantique, fil quantique, puits quantique. JORF du 31/03/2022.
Une case quantique est un élément graphique schématique, généralement un carré ou un cercle, qui est associé à une orbitale atomique et permet de représenter l'état d'occupation, par les électrons, de la région de l'espace correspondant à cette orbitale. La configuration électronique d'un atome ou d'un ion est décrite par un ensemble de cases quantiques. Une case quantique est vide ou occupée par un ou deux électrons, figurés par des flèches dirigées vers le haut ou vers le bas selon le moment cinétique de spin de ces électrons dans un champ magnétique. Une case quantique est caractérisée par trois nombres quantiques qui résultent de la quantification, pour les électrons qui l'occupent, de l'énergie, du module du moment cinétique orbital et de la direction spatiale de ce dernier. En anglais : orbital box. Voir aussi : orbitale. JORF du 31/03/2022.
Un confinement quantique est la situation dans laquelle se trouve une particule lorsque, dans une, deux ou trois des dimensions de l'espace, ses déplacements sont restreints à des distances plus petites ou du même ordre de grandeur que la longueur d'onde associée, par la relation de de Broglie, à la quantité de mouvement de cette particule. Le confinement quantique confère aux nanomatériaux semiconducteurs leurs propriétés électriques et optiques spécifiques. En anglais : quantum confinement. Voir aussi : nanomatériau. JORF du 31/03/2022.
Une cryptographie postquantique est le champ de la cryptographie qui vise à garantir la sécurité des communications par l'utilisation, sur des ordinateurs classiques, de dispositifs de chiffrement de l'information résistant à un attaquant qui disposerait d'un ordinateur quantique capable de déjouer les méthodes de chiffrement classiques. En anglais : post-quantum cryptography. Voir aussi : cryptographie quantique, ordinateur quantique. JORF du 20/12/2022.
Une cryptographie quantique est un ensemble de méthodes de cryptographie qui utilisent des protocoles dont la sécurité repose sur les principes de base de la physique quantique, tels que le caractère aléatoire de la mesure quantique, la superposition, l'intrication et le non-clonage quantiques. En anglais : quantum cryptography. Voir aussi : cryptographie postquantique, distribution quantique de clés, état quantique, intrication quantique, mesure quantique, non-clonage quantique, superposition quantique, téléportation quantique. JORF du 20/12/2022.
Une décohérence quantique est une dégradation progressive d'une superposition quantique d'un système quantique sous l'effet des interactions avec son environnement, qui aboutit à une situation où le système obéit aux lois de la physique classique. La décohérence quantique met notamment fin aux effets de superposition et d'intrication entre les états des qubits dans un ordinateur quantique. En anglais : quantum decoherence. Voir aussi : intrication quantique, ordinateur quantique, qubit, superposition quantique, système quantique. JORF du 20/12/2022.
Une distribution quantique de clés, DQC ou un échange quantique de clés sont un protocole de création simultanée de clés symétriques de chiffrement et de déchiffrement aléatoires chez un émetteur et un récepteur, qui permet d'échanger un message et repose en général sur le principe de l'intrication quantique. La distribution quantique de clés rend systématiquement détectable l'interception de clés. La distribution quantique de clés peut utiliser les méthodes de comptage de photons, dans le cas de variables quantiques discrètes, ou les méthodes de détection cohérente usuelles en télécommunications optiques, dans le cas de variables quantiques continues. En anglais : quantum key distribution (QKD). Voir aussi : cryptographie quantique, intrication quantique, téléportation quantique. JORF du 20/12/2022.
Une dualité onde-particule ou une dualité onde-corpuscule sont la propriété d'un objet quantique, par exemple un atome, un électron ou un photon, de présenter, suivant les situations où il est placé, des comportements qui, en physique classique, correspondraient soit à ceux d'une onde, soit à ceux d'une particule. Le formalisme quantique décrit de façon synthétique les comportements tant ondulatoires que particulaires. En anglais : wave-particle duality. Voir aussi : état quantique. JORF du 20/12/2022.
Un émulateur quantique est un dispositif qui utilise un ordinateur classique et des logiciels pour exécuter un algorithme quantique conçu pour un ordinateur quantique. La durée d'exécution ainsi que la taille de mémoire nécessaires à une émulation quantique croissent exponentiellement avec le nombre de qubits en jeu et peuvent donc impliquer le recours à des superordinateurs classiques. En anglais : quantum emulator. Voir aussi : algorithme quantique, calcul intensif, ordinateur quantique, qubit. JORF du 20/12/2022.
Un état quantique est un objet mathématique qui permet de calculer, à un instant donné, les probabilités des valeurs que l'on obtiendrait lors de la mesure de n'importe quelle grandeur physique d'un système quantique, ainsi que de déterminer l'état du système à tout instant ultérieur. Un état quantique est représenté par un vecteur dans un espace de Hilbert particulier ou par un opérateur agissant dans cet espace. En anglais : quantum state. Voir aussi : mesure quantique, superposition quantique, système quantique. JORF du 20/12/2022.
Un feuillet quantique est une région de l'espace dans laquelle une particule est en confinement quantique dans une des dimensions de l'espace. La couche centrale de certains semiconducteurs multicouches, par exemple une couche de silicium entre deux couches d'un alliage silicium-germanium, peut être un feuillet quantique pour les électrons. En anglais : quantum sheet. Voir aussi : boîte quantique, confinement quantique, fil quantique, puits quantique. JORF du 31/03/2022.
Un fil quantique est une région de l'espace dans laquelle une particule est en confinement quantique dans deux des dimensions de l'espace. Des atomes métalliques contenus dans un nanotube de carbone peuvent constituer un fil quantique pour les électrons. En anglais : quantum wire. Voir aussi : boîte quantique, confinement quantique, feuillet quantique, nanotube, puits quantique. JORF du 31/03/2022.
Une interférence quantique est le phénomène physique selon lequel la probabilité du résultat d'une mesure effectuée sur une superposition quantique n'est pas égale à la somme des probabilités des résultats de mesures effectuées sur chacun des états de cette superposition. Une particule telle qu'un électron ou un photon peut par exemple passer à la fois par plusieurs chemins distincts pour arriver à un point final avec une probabilité différente de la somme des probabilités de passer par chacun des chemins. En anglais : quantum interference. Voir aussi : intrication quantique, mesure quantique, superposition quantique, système quantique. JORF du 20/12/2022.
Une intrication quantique ou un enchevêtrement quantique sont le phénomène selon lequel l'état d'un système quantique ne peut être décrit que globalement car il implique une superposition quantique et met en jeu des effets d'interférence quantique. Lorsque l'intrication quantique concerne des objets quantiques séparés spatialement, elle induit des corrélations entre les résultats de mesures effectuées sur ces objets, qui ne peuvent pas être décrites par un modèle classique local. La richesse combinatoire de l'intrication quantique est à la base de la plupart des algorithmes utilisés en informatique quantique et de leurs performances par rapport à leurs équivalents exécutés par des ordinateurs classiques. En anglais : quantum entanglement. Voir aussi : algorithme quantique, interférence quantique, superposition quantique, système quantique. Cette publication annule et remplace celle du Journal officiel du 1er juillet 2017. JORF du 20/12/2022.
Une mémoire quantique est un ensemble de qubits physiques qui enregistrent et restituent à la demande un état quantique d'un nombre significatif de qubits, notamment un état intriqué. La réalisation d'une mémoire quantique de taille la plus grande possible et dont la décohérence est la plus lente possible est un enjeu majeur pour le calcul et la cryptographie quantiques. Une mémoire quantique peut servir à enregistrer des données qui sont ensuite transférées vers des qubits destinés au calcul. En anglais : quantum memory. Voir aussi : cryptographie quantique, décohérence quantique, état quantique, intrication quantique, ordinateur quantique, qubit, qubit physique. JORF du 20/12/2022.
Une mesure quantique est l'opération consistant à faire interagir un système quantique avec un appareil de mesure classique, qui permet de révéler à l'échelle macroscopique l'une des valeurs possibles d'une grandeur physique du système. Les résultats d'une mesure quantique sont généralement aléatoires. En répétant une mesure quantique sur un système quantique préparé à chaque fois dans le même état, on peut obtenir la loi de probabilité correspondante. Une mesure quantique est associée à une observable quantique. En anglais : quantum measurement. Voir aussi : état quantique, observable quantique, système quantique.
Une métrologie quantique est l'ensemble des méthodes qui utilisent les propriétés des objets quantiques pour mesurer avec une très grande précision des grandeurs physiques comme le temps, les températures, les distances, la gravité ou le magnétisme. La métrologie quantique est notamment utilisée dans le domaine de l'imagerie médicale, de la géophysique ou de la définition des unités physiques. Elle sert aussi à améliorer la sensibilité des grands interféromètres permettant de détecter les ondes gravitationnelles. En anglais : quantum metrology, quantum sensing. Voir aussi : onde gravitationnelle. JORF du 20/12/2022.
Un (théorème de) non-clonage quantique est l'impossibilité démontrée de copier sans erreur un qubit dans un état quantique inconnu en conservant l'état quantique initial. Le non-clonage quantique n'interdit pas de faire une copie sans erreur d'un qubit dans un état quantique connu ni de faire une copie imparfaite d'un qubit dans un état quantique inconnu. En anglais : no-cloning theorem. Voir aussi : cryptographie quantique, état quantique, qubit, téléportation quantique. JORF du 20/12/2022.
Une observable quantique est une représentation mathématique de la mesure d'une grandeur physique d'un objet quantique dans l'espace de Hilbert dans lequel le système considéré est décrit. Contrairement aux observables en physique classique, une observable quantique décrit le résultat de la mesure d'une grandeur physique sous forme de distribution de probabilités et non d'une valeur unique. En anglais : quantum observable. Voir aussi : mesure quantique, système quantique. JORF du 20/12/2022.
Un ordinateur quantique ou un calculateur quantique sont un dispositif de calcul qui exploite des qubits, des portes quantiques et des algorithmes quantiques. L'ordinateur quantique comprend un environnement matériel et logiciel classique qui assure son contrôle. La puissance de calcul d'un ordinateur quantique se mesure notamment par le nombre de qubits qu'il exploite et par le nombre d'opérations quantiques qu'il peut exécuter avant que la décohérence ne rende les résultats non significatifs. En anglais : quantum computer. Voir aussi : algorithme quantique, décohérence quantique, porte quantique, qubit. JORF du 20/12/2022.
Un parallélisme quantique est la propriété selon laquelle des opérations effectuées au moyen de portes quantiques sur un registre de N qubits peuvent s'effectuer simultanément sur 2N valeurs, ce qui accroît considérablement la vitesse de calcul par rapport à des ordinateurs classiques. Le parallélisme quantique exploite les phénomènes de superposition, d'intrication et d'interférence dans le registre quantique. En anglais : quantum parallelism. Voir aussi : interférence quantique, intrication quantique, porte quantique, qubit, registre quantique, superposition quantique. JORF du 20/12/2022.
Une porte quantique est le dispositif qui transforme l'état quantique d'un ou de plusieurs qubits physiques pour permettre l'exécution d'un algorithme quantique. Une porte quantique à plusieurs qubits entraîne en général leur intrication quantique. En anglais : quantum gate. Voir aussi : algorithme quantique, état quantique, intrication quantique, qubit physique. JORF du 20/12/2022.
Un processeur quantique est un composant matériel d'un ordinateur quantique qui exploite les qubits physiques. Un processeur quantique est complété par des dispositifs électroniques ou optiques de contrôle de l'état des qubits tels que des lasers et des générateurs d'impulsions micro-ondes ou d'autres signaux électroniques. En anglais : quantum processor. Voir aussi : ordinateur quantique, qubit physique. JORF du 20/12/2022.
Un puits de potentiel estune région de l'espace à une, deux ou trois dimensions, où le potentiel associé à un champ de force présente un minimum notable. En anglais : potential well. Voir aussi : boîte quantique, confinement quantique, feuillet quantique, fil quantique, puits quantique. JORF du 31/03/2022.
Un puits quantique est un puits de potentiel dans lequel une particule est en confinement quantique. En anglais : quantum potential well, quantum well. Voir aussi : confinement quantique, puits de potentiel.JORF du 31/03/2022.
Un qubit ou un bit quantique sont l'unité d'information dont le support physique est un système quantique à deux états superposables. En anglais : quantum bit, qubit. Voir aussi : élément binaire, ordinateur quantique, qubit logique, qubit physique, registre quantique, superposition quantique, système quantique. JORF du 20/12/2022.
Un qubit logique est un assemblage de qubits physiques qui permet la correction des erreurs dues notamment à la décohérence quantique, ce qui accroît ainsi le temps disponible pour un calcul quantique. Le nombre de qubits physiques nécessaire pour réaliser un qubit logique varie d'une à plusieurs dizaines de milliers, en fonction de leur qualité et des codes de correction d'erreurs utilisés. En anglais : logical qubit. Voir aussi : décohérence quantique, qubit physique. JORF du 20/12/2022.
Un qubit physique est le support matériel d'un qubit, constitué par un système quantique à deux états superposables. Les deux états d'un qubit physique sont relatifs, par exemple, à la polarisation d'un photon ou au spin d'un électron. Lorsqu'un qubit physique n'est pas suffisamment isolé de son environnement, il est soumis à la décohérence quantique qui perturbe à la fois sa superposition et son intrication avec les autres qubits. En anglais : physical qubit. Voir aussi : décohérence quantique, intrication quantique, qubit, qubit logique, superposition quantique, système quantique. JORF du 20/12/2022.
Un registre quantique est un ensemble de qubits qui permet l'exécution d'un algorithme quantique. En anglais : quantum register. Voir aussi : algorithme quantique, intrication quantique, qubit. JORF du 20/12/2022.
Un simulateur quantique est un dispositif matériel constitué d'objets quantiques paramétrés pour qu'il se comporte de façon analogue à d'autres systèmes quantiques, tels des molécules ou des matériaux complexes. Le simulateur quantique ne doit pas être confondu avec l'émulateur quantique. En anglais : quantum simulator. Voir aussi : émulateur quantique, ordinateur quantique, système quantique. JORF du 20/12/2022.
Une superposition quantique est une représentation de l'état quantique d'un système quantique sous la forme d'une combinaison d'états quantiques de ce système. Les superpositions quantiques permettent de décrire l'interférence et l'intrication quantiques. En anglais : quantum superposition. Voir aussi : état quantique, interférence quantique, intrication quantique, système quantique. JORF du 20/12/2022.
Un système quantique sst un ensemble constitué d'un ou de plusieurs objets quantiques. Les objets constituant un système quantique peuvent être intriqués ou non, locaux ou non. En anglais : quantum system. JORF du 20/12/2022.
Une téléportation quantique est le transport de l'état quantique d'un premier qubit à un deuxième qubit, en recourant à des qubits distants intriqués et à un canal de communication classique. La téléportation quantique permet par exemple à des ordinateurs quantiques d'échanger directement des états quantiques. La téléportation quantique détruit l'état quantique initial, conformément au non-clonage quantique. En anglais : quantum teleportation. Voir aussi : état quantique, intrication quantique, non-clonage quantique, ordinateur quantique, qubit. JORF du 20/12/2022.
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