Modélisation et simplification de circuits quantiques

Pablo J. Arrighi, Simon Perdrix

David Cattanéo

Le formalisme des états graphes consiste à modéliser des états quantiques par des graphes. Ce formalisme permet l'utilisation des notions et des outils de théorie des graphes (e.g. flot, domination, méthodes probabilistes) dans le domaine du traitement de l'information quantique. Ces dernières années, cette modélisation combinatoire a permis plusieurs avancées décisives, notamment (i) dans la compréhension des propriétés de l'intrication quantique (ii) dans l'étude des modèles de calcul particulièrement prometteurs en terme d'implémentation physique, et (iii) dans l'analyse et la construction de protocoles de cryptographie quantique. L'objectif de cette thèse est d'étudier les propriétés graphiques émergeant des problématiques d'informatique quantique, notamment pour la simulation quantique. En particulier, l'étude des propriétés de causalité et de localité des états graphes, en étendant par exemple la notion existante de flot de causalité à une notion intégrant des contraintes de localité, permettrait d'ouvrir de nouvelles perspectives pour la simulation de systèmes quantiques à l'aide d'états graphes. Des connections formelles avec les automates cellulaires quantiques bruités pourront également émerger de cette étude.

José Lages

Komi.Patrick Gassika

Cet article présente une approche théorique pour modéliser l’absorption des ondes quantiques enintégrant un terme d’absorption dans l’équation de Schrödinger. En établissant un lien entre la mécanique quantique et la loi de Beer-Lambert, nous démontrons comment cette modélisation peut être appliquée à la conception de détecteurs de photons. Une simulation numérique est fournie pour illustrer l’absorption des photons dans un matériau détecteur. Les résultats montrent que l’atténuation de la fonction d’onde due à l’absorption peut être optimisée en choisissant des matériaux appropriés, ouvrant ainsi la voie à des innovations dans les technologies de détection lumineuse. Les implications de cette recherche sont considérables pour des domaines tels que la communication quantique, la télédétection et les systèmes d’imagerie.Mots clés : Absorption, équation de Schrödinger, détecteurs de photons, mécanique quantique, loi deBeer-Lambert, atténuation, matériaux, communication quantique, télédétection, imagerie.

L. Tarassov, Sergei Medvedev

Laure E. Bruhat

Cette thèse utilise les micro-ondes pour étudier des circuits de boîtes quantiques à base de nanotubes de carbone. Dans une première expérience, l'excitation micro-onde est appliquée directement sur une électrode du circuit pour une boîte quantique dans le régime Kondo. Nous réalisons la première caractérisation fréquence-amplitude de la conductance Kondo à biais nul. Des données préliminaires sont en accord avec la prédiction d'universalité. Nous présentons deux autres expériences, où les boîtes quantiques sont insérées dans des résonateurs micro-ondes. Les photons de la cavité sondent la résistance de relaxation de charge et l'émission de photons dans une boîte quantique couplée à des réservoirs normaux et supraconducteurs, en présence de répulsion coulombienne. Nos observations valident une modélisation en termes de réponse linéaire du circuit. Nous présentons aussi la première implémentation d'une lame séparatrice à paires de Cooper en cavité. Le régime de couplage fort est atteint, une première avec des circuits de boîtes quantiques. Nos résultats renforcent l'idée que l'électrodynamique quantique mésoscopique est une boîte à outils fructueuse, aussi bien dans le contexte du domaine du transport quantique que dans celui de l'information quantique.