Les ordinateurs quantiques : un enthousiasme justifié

Michel Devoret, Estève, Daniel

Pablo J. Arrighi, Simon Perdrix

Si l’ordinateur quantique universel est encore lointain, les physiciens espèrent fabriquer bientôt un ordinateur quantique imparfait, capable de simuler des systèmes quantiques. En jeu, la compréhension de systèmes inaccessibles par les moyens habituels.

A. A. Pomeransky

L'information quantique est un nouveau domaine de la physique, qui consiste à employer les systèmes quantiques dans le calcul et la transmission de l'information. Cette thèse est consacrée à l'étude de certains aspects théoriques de l'information quantique. Les ordinateurs quantiques utilisent les lois de la mécanique quantique pour exécuter des calculs d'une manière bien plus efficace que les ordinateurs existants. Les ordinateurs quantiques envisageables dans la pratique seraient influencés par des perturbations diverses. Parmi ces sources de perturbations, les interactions résiduelles statiques (indépendantes du temps) à l'intérieur de l'ordinateur sont connues pour être les plus dangereuses dans le sens où elles peuvent s'ajouter de façon cohérente, tandis que les autres perturbations ont la forme d'un bruit aléatoire avec une moyenne égale à zéro. Nous étudions, dans les cas de deux calculs quantiques très différents, l'efficacité des ordinateurs quantiques en présence d'imperfections statiques. Nous trouvons le domaine des paramètres dans lequel l'ordinateur quantique est robuste en présence des imperfections. Une des raisons fondamentales de l'efficacité extraordinaire de l'ordinateur quantique et de l'existence d'autres applications de l'information quantique est l'effet de l'intrication quantique. L'intrication consiste dans l'impossibilité de considérer un état pur générique d'un système quantique composé comme le simple produit des états purs de ses sous-systèmes. Dans cette thèse nous étudions certaines propriétés importantes d'une certaine mesure quantitative d'intrication largement utilisée. Nous considérons également l'entropie informationnelle moyenne des états quantiques, puis nous trouvons une expression explicite pour cette quantité et étudions ses propriétés les plus importantes.

M. I. Dyakonov

Bertrand Georgeot, Dima L. Shepelyansky

Quantum computers facing chaos. Quantum parallelism allows to perform computation in a radically new manner. A quantum computer based on these new principles may resolve certain problems exponentially faster than a classical computer. We discuss how quantum computers can simulate complex dynamics, in particularly the dynamics of chaotic systems, where the errors of classical computation grow exponentially fast. ----- Le parallelisme autorise par la mecanique quantique permet d'effectuer des calculs d'une maniere radicalement nouvelle. Un ordinateur quantique fonde sur ces principes pourrait resoudre certains problemes exponentiellement plus vite qu'un ordinateur classique. Nous discutons comment un ordinateur quantique realiste peut simuler une dynamique complexe, en particulier les systemes chaotiques ou les fautes de l'ordinateur classique croissent exponentiellement vite.

André Chailloux