A-t-on créé un trou de ver sur un ordinateur quantique ?

Giuliano Benenti, Giulio Casati, Simone Montangero

Conover Emily

ISIAS Numerique Google se dirige vers la suprematie quantique avec un ordinateur de 72 qubits IBM et Intel ont recemment lance des puces de taille similaire Acces a des articles sur l'ordinateur quantique L'article d'origine de Haut du formulaire Bas du formulaire Emily Conover a ete publie le 05 mars 2018 par Science News Quantum Physics sous le titre « Google moves toward quantum supremacy with 72-qubit computer » ; Il est aussi accessible sur ce site : (...)

Michel Devoret, Estève, Daniel

BERNARD, Nicolas

Un ordinateur est un objet physique effectuant des opérations logiques, il a donc nécessairement besoin d’un substrat physique pour faire ces opérations. Aussi, si la théorie qui sous-tend l’informatique doit beaucoup aux mathématiciens (Turing pour n’en citer qu’un), c’est la physique qui a rendu la réalisation concrète des ordinateurs possible, qu’ils soient réalisés avec des relais électromécaniques, des tubes électroniques ou des transistors. Et cela ne s’arrête pas là : par exemple, d’une part la miniaturisation de ces derniers dans les processeurs fait que les phénomènes quantiques doivent être pris en compte (les électrons risquent de passer d’un fil à un autre par effet tunnel), d’autre part l’accroissement de la vitesse d’horloge rend concrète la barrière qu’est la vitesse de la lumière. Si les ordinateurs ne sont possibles qu’avec une théorie physique suffisamment évoluée, il y a une rétroaction qui se crée, car la physique a beaucoup bénéficié du développement des ordinateurs. Ceux-ci rendent en effet possibles des calculs – d’abord numériques, mais également symboliques – qu’il serait difficile de faire « à la main », pour des questions de temps et « d’erreurs humaines ». Cette possibilité a ouvert la voie à des simulations dans pratiquement toutes les branches de la physique, et ces simulations ont à leur tour pratique- ment créé de nouvelles branches, telle la théorie du chaos. En 1982, Richard Feynman déplorait cependant que les simulations informatiques de processus quantiques ne fussent pas efficaces, et suggérait qu’elles pourraient être bien plus rapides si l’ordinateur était lui-même « quantique » [2]. Dans ce document, nous allons d’abord revenir (chapitre 1) sur ce point et expliquer ce que pourrait faire différemment un ordinateur « quantique ». Nous décrirons ensuite (chapitre 2) les bases théoriques du calcul quantique tel que pourrait le pratiquer un ordinateur de ce type. Nous verrons finalement (chapitre 3) avec l’exemple de l’algorithme de Shor et de la Tranformation de Fourier Quantique qu’au-delà des simulations de processus quantiques, un ordinateur quantique pourrait accélérer dramatiquement d’autres opérations. Nous conclurons sur quelques approches possibles pour la réalisation d’un ordinateur quantique et sur l’existence d’autres applications de la mécanique quantique liées à l’informatique et à la communication qui ne nécessitent pas forcément un tel ordinateur, ainsi que sur des aspects plus philosophiques du calcul quantique.

Michel Le Bellac

Agustín Borgna

Vers une formalisation d'une chaîne de compilation pour un ordinateur quantique L'avènement des ordinateurs quantiques capables de résoudre des problèmes irréalisables sur des ordinateurs classiques a motivé le développement de nouveaux langages et outils de programmation pour l'informatique quantique. Cependant, l'état de l'art actuel en matière de programmation quantique n'en est qu'à ses débuts. Dans cette thèse, nous présentons une série d'approches novatrices de différents aspects du processus de compilation quantique basé sur le calcul ZX. Tout d'abord, nous introduisons une nouvelle représentation intermédiaire pour les programmes quantiques capable d'encoder la récursion bornée et les structures de circuits répétés de manière compacte, basée sur les familles de l'extension Scalable du calcul ZX. Nous présentons ensuite un algorithme de compilation pour les circuits hybrides contenant à la fois des portes quantiques et classiques, basé sur l'optimisation de circuits purs de Duncan et al. Enfin, nous définissons le problème de la détection des sections de circuits quantiques qui peuvent être traduites en logique classique, et nous introduisons un algorithme heuristique pour le résoudre.