Thèse : Optimisation des portes et circuits logiques sur les ordinateurs quantiques à base d’atomes de Rydberg par évolution artificielle
Soutenance de thèse : Tam'si Ley
Date & heure : vendredi 11 juillet à 14h00
Lieu : Auditorium du CRBS, situé au 1, rue Eugène Boeckel, 67000 Strasbourg
Titre : Optimisation des portes et circuits logiques sur les ordinateurs quantiques à base d’atomes de Rydberg par évolution artificielle
l sera également possible d'y assister en visio, à l'adresse suivante : https://bbb.unistra.fr/b/pie-iv6-gxu-8nl
Composition du jury :
- Pr. Arghavan Safavi-Naini - Institute of Physics, Université d'Amsterdam : Rapporteur et présidente du jury
- Pr. Lee Spector - Amherst College : Rapporteur
- Dr. Anna Ouskova-Leonteva - QPerfect : Examinatrice
- Pr. Pierre Collet - ITISB, Université Andres Bello : Examinateur
- Dr. Johannes Schachenmayer, MCF-HDR - ISIS, Université de Strasbourg : Co-directeur de thèse
- Pr. Aline Deruyver - ICUBE, Université de Strasbourg : Directrice de thèse
Résumé :
L'informatique quantique est une discipline scientifique récente consistant à mobiliser les lois de la physique quantique pour mener efficacement des calculs intractables par des moyens classiques, notamment dans des problèmes d'algèbre, de combinatoire ou de simulation de systèmes quantiques. Parmi les implémentations matérielles de calcul quantique, les atomes froids en interaction de Rydberg constituent une piste prometteuse de par sa flexibilité et la faiblesse de ses coûts fixes comparément aux autres plates-formes en vogue. En dépit de ses qualités, elle reste hautement sensibles aux perturbations physiques environnementales menant à de nombreuses erreurs dans l’exécution des portes logiques quantiques, qui sont minimisées en modulant les pulsations optiques à l'origine de ses opérations. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier et analyser la contributions des algorithmes d' "évolution artificielle", c'est à dire procédant par sélection, croisement et mutation d'un bassin de solutions candidates, à ces problèmes d'optimisation sous-jacents à la synthèse de portes logiques quantiques sur cette plateforme.
En première partie, la thèse s'ouvre sur la synthèse d'une porte quantique dont la séquence optique associée est soumise à un fort bruit de contrôle optique en intensité et en fréquence et dont on cherche à minimiser simultanément deux critères techniques de qualité antagonistes, c'est à dire en identifiant les meilleures compromis entre les deux par optimisation multi-objectifs.
Dans un deuxième temps, ayant fixé un schéma de porte quantique, on cherche à caractériser l'effet des bruits de contrôle en tant que canaux quantiques, à l'aide d'hypothèses statistiques sur le bruit, et en supposant que leur effet. est localement mitigé par une opération optique. Puis, ces canaux de porte bruitée sont intégrés à l'émulation de circuits quantiques, d'où l'on tire quelques métriques techniques afin de comparer les mitigations optiques locales sus-mentionnées.
Troisièmement, les algorithmes d'évolution artificielle sont comparés à la théorie du contrôle optimal, usuellement utilisée pour la synthèse de porte quantique en contexte déterministe. Face à la turbulence intrinsèque au contrôle précis et simultanément de plusieurs qubits (d'autant plus marquée qu'on y intègre des variables de robustesse face aux différentes perturbations), deux algorithmes de contrôle stochastiques sont présentés pour maximiser globalement les critères de qualités de porte logique quantiques.
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