Information quantique

Responsable(s) : Anne-Segolene CALLARD
Cours ⋅ 16 hTP ⋅ 4 hBE ⋅ 8 h

Objectifs de la formation

Au cours des deux dernières décennies, l'évolution rapide l'ingénierie des systèmes quantiques a ouvert la voie à de nouvelles formes de de traitement et de transmission de l’information. A la croisée de la mécanique quantique, l’informatique, la théorie de l’information et l’ingénierie, la mise au point de calculateurs quantiques permet d’envisager des solutions à des problèmes qui paraissaient impossibles à résoudre avec une approche classique. L’objectif du cours est de permettre d’appréhender les enjeux liés aux développements de l’information quantique et comprendre dans quelles mesures ils peuvent modifier le paysage actuel du traitement de l’information.

Mots-clés

Qbit, superposition, intrication, cryptographie quantique, téléportation, ordinateur quantique, photons, jonctions supraconductrices.

Programme

Cours 1 : Introduction, notions de théorie de l’information (Shannon), Complexité d’un algorithme, classe d’un problème, logique classique, porte réversible, promesse de l’information quantique, limites. Supériorité quantique. Que peut-on résoudre avec un calculateur quantique ? Cours 2 : Mécanique quantique, postulats, notion de qubits, exemple de systèmes simples (Puits, oscillateurs). Application : Cryptographie Cours 3 : Système a deux états, couplage, système à deux qubits, intrications- corrélations, paradoxe EPR, Mesures de Bell. Cours 4 : Non clonage, Téléportation, Système à n qubit, indiscernabilité, Pb : décohérence, limites. Cours 5 : Les calculs : portes logiques classiques (irréversibles/réversibles), les portes quantiques (Hadamard) Cours 6 : les algorithmes quantiques – Deutsch (2 qubits, n qubits),Grover, TF, Shor. Cours 7 : Implémentations physiques : le qubit photon (applications actuelles crypto, intrication,..) Cours 8 : Implémentations physiques : le qubit supraconducteur/ les ordinateurs quantiques aujourd’hui

Compétences visées

  • Expliquer la notion de supériorité quantique et identifier les avantages du calcul quantique, ses limites
  • Décrire les principales plateformes envisagées pour implémenter des qubits
  • Expliquer ce que permettent de faire les principaux algorithmes quantiques, et leurs intérêts .
  • Être capable de décrire l’évolution d’un système de Qbits à travers une porte logique quantique .

Contrôle des connaissances

Note = 50% savoir + 50% de savoir-faire Note de savoir = examen final Note de savoir-faire = 40% Note de TP+60% note de BE (exposé oral).