N qubits classiques stockent 1 valeur. N qubits quantiques en superposition représentent 2N valeurs simultanément. Cliquez sur chaque qubit pour le mesurer.
Un registre de N bits classiques contient une seule valeur parmi 2N possibles. Un registre de N qubits en superposition est décrit par 2N amplitudes à la fois, une pour chaque combinaison. Avec 10 qubits, cela fait 1 024 amplitudes ; avec 50 qubits, plus d'un million de milliards, ce qui devient très difficile à simuler sur un ordinateur classique.
Comme le montre la simulation, mesurer le registre fait effondrer la superposition : on obtient un seul nombre binaire. Un ordinateur quantique ne « calcule donc pas toutes les réponses en parallèle » au sens où on pourrait toutes les lire. Son avantage vient de l'interférence : un bon algorithme fait s'annuler les amplitudes des mauvaises réponses et se renforcer celles des bonnes avant la mesure.
L'algorithme de Shor (1994) factorise les grands nombres exponentiellement plus vite que les meilleures méthodes classiques connues, ce qui menace à terme le chiffrement RSA. L'algorithme de Grover (1996) accélère la recherche dans une liste non triée. Ces deux résultats expliquent l'intérêt massif pour les qubits, mais aussi le développement de la cryptographie post-quantique.