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Members
Date
October 12, 2021 12:30 PM
-
October 13, 2021 4:00 PM
Lieu de l'événement
En ligne sur Remo
13 h 25 – 13 h 30 Mot d'ouverture
13 h 30 – 14 h 30 Andrew Potter, Université de la Colombie-Britannique
Simulation de la matière fortement intriquée à l'aide de réseaux de tenseurs quantiques
14 h 30 – 14 h 45 Pause-café / discussions sur Remo
14 h 45 – 15 h 45 Stephanie Simmons, Université Simon Fraser
Centres colorés du silicium
15 h 45 – 16 h 45 Compétition d'affiches
13 h 30 – 14 h 30 Francesco Borsoi, TU Delft (QuTech)
Traitement de l'information quantique avec la technologie des semiconducteurs :
des qubits aux circuits quantiques intégrés
14 h 30 – 14 h 45 Pause-café / discussions sur Remo
14 h 45 – 15 h 45 Andrew Childs, Université du Maryland
Algorithme quantique efficace pour les équations différentielles
non linéaires dissipatives
15 h 45 – 16 h Pause-café / discussions sur Remo
16 h – 17 h Activité Équité, diversité et inclusion avec Madame Julie Dumontier
Atelier d'écriture épicène
17 h Mot de clôture (annonce des prix de la compétition d'affiches)
Center for Quantum Information and Computer Science (QuICS)
Université du Maryland
Algorithme quantique efficace pour les équations différentielles non linéaires dissipatives
Les équations différentielles non linéaires modélisent des phénomènes variés, mais sont notoirement difficiles à résoudre. Bien que de nombreux travaux antérieurs aient porté sur des algorithmes quantiques efficaces pour les équations différentielles linéaires, la linéarité de la mécanique quantique a limité les progrès analogues dans le cas non linéaire. Malgré cet obstacle, nous développons un algorithme quantique pour les équations différentielles ordinaires quadratiques dissipatives en n dimensions. En supposant R<1, où R est un paramètre caractérisant le rapport entre la non-linéarité et le forçage, d'une part, et la dissipation linéaire, d'autre part, cet algorithme a une complexité de T^2 q poly(log T, log n, log(1/ϵ))/ϵ, où T est le temps d'évolution, ϵ est l'erreur permise et q mesure la décroissance de la solution. Il s'agit d'une amélioration exponentielle par rapport aux meilleurs algorithmes quantiques antérieurs, dont la complexité est exponentielle en T. Bien qu'une décroissance exponentielle empêche l'efficacité, les équations forcées peuvent éviter ce problème malgré la présence de dissipation. Notre algorithme utilise la méthode de linéarisation de Carleman, pour laquelle nous donnons un théorème de convergence. Cette méthode transforme un système d'équations différentielles non linéaires en un système de dimension infinie d'équations différentielles linéaires, que nous discrétisons, tronquons et résolvons à l'aide de la méthode d'Euler explicite et de l'algorithme quantique pour les systèmes linéaires. Nous fournissons également une borne inférieure sur la complexité dans le pire cas des algorithmes quantiques pour les équations différentielles quadratiques générales, montrant que le problème est insoluble en pratique pour R≥sqrt(2). Enfin, nous discutons d'applications potentielles, en montrant que la condition R<1 peut être satisfaite dans des modèles épidémiologiques réalistes et en donnant des indications numériques que la méthode pourrait décrire un modèle de dynamique des fluides, même pour de plus grandes valeurs de R.
D'après des travaux réalisés conjointement avec Jin-Peng Liu, Herman Kolden, Hari Krovi, Nuno Loureiro et Konstantina Trivisa.
Université de la Colombie-Britannique
Simulation de la matière fortement intriquée à l'aide de réseaux de tenseurs quantiques
Le calcul quantique fait miroiter la promesse de solutions efficaces à un vaste éventail de problèmes de simulation de matériaux et de chimie difficiles pour les ordinateurs classiques, qui intéressent autant la science fondamentale que les applications pratiques. Cependant, les processeurs quantiques naissants sont fortement limités tant en mémoire qu'en précision, et restent loin de surpasser les méthodes de calcul classiques de pointe. Dans cette présentation, je passerai en revue les progrès récents pour combler cet écart en tirant parti de la compression efficace des données quantiques qu'offrent les représentations en réseaux de tenseurs, ainsi que de la réinitialisation et de la réutilisation opportunistes de qubits en cours de circuit, afin de simuler des modèles à grande échelle de matériaux quantiques avec relativement peu de qubits. Je présenterai des implémentations expérimentales récentes d'algorithmes de réseaux de tenseurs quantiques pour simuler des états fondamentaux intriqués et la dynamique hors équilibre de spins et d'électrons corrélés sur un processeur quantique à ions piégés.
Université de technologie de Delft (QuTech)
Traitement de l'information quantique avec la technologie des semiconducteurs : des qubits aux circuits quantiques intégrés
Notre approche vers une technologie quantique évolutive part du transistor, la structure la plus reproduite jamais fabriquée par l'humanité. Nous définissons des qubits sur les états de spin d'électrons et de trous dans des boîtes quantiques de silicium et de germanium. Dans cette présentation, je présenterai nos résultats récents visant à accroître la qualité et le nombre des qubits. Premièrement, nous montrons que même un trou unique peut être contrôlé de façon cohérente et que les opérations de porte peuvent atteindre des fidélités de 99,99 %. Grâce au découplage dynamique, nous obtenons des temps de cohérence records pour les trous et pouvons mesurer l'interaction hyperfine transverse avec les spins nucléaires. Deuxièmement, nous démontrons que des qubits à boîtes quantiques et l'électronique de contrôle peuvent fonctionner dans le même régime de température, une étape vers des circuits quantiques intégrés. Troisièmement, nous construisons une matrice de boîtes quantiques 2x2, y obtenons un contrôle universel et démontrons l'exécution cohérente d'un circuit quantique qui intrique puis désintrique les quatre qubits. Enfin, je présenterai nos stratégies pour surmonter les variations d'un qubit à l'autre, dans le but de construire des systèmes quantiques comportant moins de lignes de contrôle que de qubits, et d'atteindre un avantage quantique avec les mêmes matériaux et techniques qui ont rendu possible l'ère de l'information actuelle.
Université Simon Fraser
et Photonic Inc.
Centres colorés du silicium
Le futur Internet quantique mondial nécessitera des interfaces matière-photon à haute performance. Les exigences technologiques très élevées indiquent que les interfaces matière-photon actuellement étudiées présentent toutes des inconvénients potentiellement rédhibitoires, et une course mondiale est en cours pour trouver la meilleure solution de rechange possible. Pour des raisons commerciales et quantiques déterminantes, le silicium est le meilleur hôte possible pour une telle interface. Non seulement le silicium est de loin la plateforme de photonique et d'électronique intégrées la plus développée, mais le silicium-28 isotopiquement purifié détient aussi des records de durée de vie quantique, tant à température cryogénique qu'à température ambiante [1]. Malgré cela, la grande majorité des recherches sur les interfaces photon-spin se sont notamment concentrées sur des centres colorés émettant dans le visible dans d'autres matériaux. Dans cette présentation, je présenterai divers centres colorés du silicium et discuterai de leurs propriétés dans le silicium-28 isotopiquement purifié. Certains de ces centres présentent des transitions optiques à zéro phonon dans les bandes de télécommunication [2], d'autres possèdent des spins à longue durée de vie dans leur état fondamental [3], et certains, dont le centre T récemment redécouvert, présentent les deux [4].
[1] K. Saeedi, S.Simmons, J.Z. Salvail, et al. Science 342:830 (2013).
[2] C. Chartrand, L. Bergeron, K.J. Morse, et al. Phys. Rev. B 98:195201(2018).
[3] K. Morse, R. Abraham, A. DeAbreu, et al. Science Advances 3:e1700930(2017).
[4] L. Bergeron, C. Chartrand, A.T.K. Kurkjian, et al. PRXQuantum 1 020301(2020).
L’atelier en français couvrira les thèmes :
- Pourquoi l'écriture épicène est nécessaire ?
- Quels sont les grands principes de l'épicène ?
- Comment l'appliquer dans vos écrits ?
Julie a effectué des études de premier et deuxième cycles en sciences sociales et en langues à l'Université Laval, la Universidad de Granada, Universität Passau et l'Institut d'études politiques de Bordeaux. Elle a ensuite poursuivi des études de premier et deuxième cycle en droit à l'Université du Québec à Montréal. Avec plus de 15 ans d’expérience dans le domaine des droits humains, avec une spécialisation en droits des femmes, et plus de 10 ans d’expérience en formation, Julie croit fermement à l’utilité d’offrir des services présentant une autre vision du monde.
Étudiant au doctorat, Polytechnique Montréal
Directeur : Oussama Moutanabbir
Puits quantique à trous légers sur silicium (table nº 1)
Les systèmes de basse dimension compatibles avec le Si exploitent soit des puits quantiques (QW) de Si en tension, soit des puits quantiques de germanium (Ge) en compression. Pour l'information quantique, ces derniers ont été explorés dans de nouveaux schémas de qubits de spin de trous. Les spins de trous suscitent beaucoup d'intérêt. Néanmoins, la plupart des études expérimentales sur les systèmes de gaz 2D se sont jusqu'ici concentrées sur les états de trous lourds (HH), en raison des hétérostructures en compression actuellement exploitées, où la dégénérescence de la bande de valence est levée et place les états HH au-dessus des états de trous légers (LH) en énergie. Toutefois, la capacité d'exploiter les états LH constituera un paradigme puissant, bénéfique pour les technologies de l'information quantique. Pour tirer parti de ces avantages largement inexplorés des états LH, nous présentons un nouveau système de basse dimension constitué d'un puits quantique de Ge en forte tension, crû sur des plaquettes de Si avec des barrières de GeSn. Plusieurs techniques spectroscopiques ont été utilisées pour identifier les états LH confinés dans le puits de Ge. L'hétérostructure obtenue présente des transitions optiques modulées dans l'infrarouge moyen. Cette capacité à concevoir une structure quantique où l'état LH est l'état fondamental, dans une plateforme optiquement active du groupe IV, jette les bases d'une nouvelle classe de technologies quantiques compatibles avec le Si.
Étudiant à la maîtrise, Université McGill
Directeur : Kartiek Agarwal
Réduction de la décohérence des fermions de Majorana par modulation périodique (table nº 2)
Les réalisations concrètes de fermions de Majorana utilisés pour l'informatique quantique sont affectées par la décohérence induite par le bruit. Nous proposons un protocole pour réduire ces effets. Ce protocole repose sur l'échange rapide de la parité des Majorana, ce qui inverse effectivement la phase relative d'un état de qubit. Physiquement, on y parvient en modulant périodiquement le couplage entre une boîte quantique et le fil quantique qui héberge les Majorana, créant ainsi une transition de Landau-Zener entre le fil et la boîte. En pratique, le protocole agit comme une séquence d'écho de spin qui élimine efficacement le bruit de basse fréquence, ce qui en fait un candidat idéal contre les effets du bruit en 1/f.
Étudiant à la maîtrise, Université McGill
Directeur : Kartiek Agarwal
Hybridation et conductance des Majorana de Floquet (table nº 3)
Concevoir des montages où les modes zéro de Majorana situés aux extrémités de supraconducteurs topologiques unidimensionnels sont bien isolés, ce qui constitue l'essence de la protection topologique, demeure un défi. Des travaux récents ont montré que la modulation périodique d'un système peut induire dynamiquement des symétries que son équivalent statique ne possède pas [1]. Nous développons davantage le protocole original [2], dans lequel cette idée [1] est appliquée à un système constitué d'une boîte quantique (QD) couplée à une chaîne de Kitaev hébergeant des Majorana imparfaits (qui se chevauchent). Nous simulons numériquement un protocole dynamique dans lequel un électron saute d'un côté à l'autre entre la QD et la chaîne par une transition de Landau-Zener induite par un potentiel local périodique en temps appliqué sur la QD. Nous démontrons que ce protocole réduit de plusieurs ordres de grandeur l'énergie d'hybridation non nulle qui découle des Majorana imparfaits. De plus, en calculant numériquement la conductance de ces Majorana de Floquet modulés, nous montrons que les pics de conductance sont déplacés vers l'énergie nulle.
[1] K. Agarwal and I. Martin, Phys. Rev. Lett. 125, 080602 (2020)
[2] I. Martin and K. Agarwal, PRX Quantum 1, 020324 (2020)
Étudiant au doctorat, Université de Sherbrooke
Directrice : Éva Dupont-Ferrier
Architecture de double boîte quantique entièrement en silicium pour qubit de spin (table nº 4)
Les qubits de spin en silicium, grâce à leur long temps de cohérence [1] et à leur compatibilité avec la technologie CMOS industrielle [2-3], sont très prometteurs pour l'informatique quantique à grande échelle. Néanmoins, des améliorations de la reproductibilité et de la fabrication des dispositifs sont encore nécessaires pour bâtir une architecture de qubits de spin évolutive. En tirant parti de l'expertise de fabrication de l'industrie CMOS, nous présentons ici une architecture de double boîte quantique en silicium pour un qubit de spin, entièrement fabriquée selon un procédé intégré de 300 mm dans les installations de fabrication de l'IMEC. Sur ces dispositifs, nous démontrons le fonctionnement reproductible de boîtes quantiques simples et doubles avec un couplage inter-boîtes ajustable. À l'aide d'un SET intégré comme détecteur de charge, nous montrons une lecture de charge en un seul coup et mesurons un taux tunnel contrôlable sur une décade. Ces résultats ouvrent la voie à l'utilisation des qubits de spin en silicium pour l'informatique quantique à grande échelle.
Étudiant au doctorat, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Transfert de population quasi adiabatique rapide généralisé : lecture de qubits, transport (shuttling) et atténuation du bruit améliorés (table nº 5)
Étudiant à la maîtrise, Polytechnique Montréal
Directeur : Oussama Moutanabbir
Injection optique de courant de spin dans le GeSn (table nº 7)
Les progrès récents dans le développement du GeSn à bande interdite directe sont mis à profit pour étudier l'injection optique et le contrôle cohérent de courants de spin dans ce semiconducteur du groupe IV. L'analyse de ces propriétés pourrait fournir des informations essentielles pour de futures interfaces optiques innovantes de conversion photon-spin, recherchées depuis longtemps pour la distribution de l'intrication. Un modèle k•p à 30 bandes est utilisé pour évaluer les propriétés électroniques du matériau sur une plage d'énergies relativement large, et une méthode des tétraèdres linéaires est employée pour les intégrations sur la zone de Brillouin. Les taux d'injection de porteurs, de spin, de courant et de courant de spin sont calculés pour un champ bichromatique de fréquences ω et 2ω.
Étudiant à la maîtrise, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Vers une compréhension de l'interaction entre le magnétisme quantique et le transport électronique dans les isolants topologiques magnétiques (table nº 8)
Motivée par des expériences de magnétotransport sur des isolants topologiques magnétiques, une étude théorique d'électrons d'un cône de Dirac de surface couplés à des moments magnétiques a été réalisée [1]. Ce travail a montré que la réponse électronique est déterminée par la configuration magnétique : le spectre électronique présente une bande interdite dans une région de moments ordonnés ferromagnétiquement, mais celle-ci s'annule aux parois de domaine. Cette disparition de la bande interdite donne naissance à des canaux de conduction unidimensionnels. En poussant plus loin l'étude de l'interaction entre les électrons de Dirac et les moments magnétiques, nous souhaitons étudier un système couplé dans lequel les moments magnétiques sont traités de façon quantique. Un traitement quantique pourrait fournir une compréhension plus complète du rôle que jouent les états liés aux parois de domaine dans le comportement de la magnétoconductance des isolants topologiques magnétiques et des hétérostructures. Par exemple, les parois de domaine pourraient être délocalisées par les fluctuations quantiques tout en restant couplées aux fermions de Dirac. La généralisation du modèle classique au régime quantique pourrait contribuer au développement d'applications en spintronique et de capteurs d'excitations magnétiques.
[1] K. L. Tiwari, W. A. Coish, and T. Pereg-Barnea Phys. Rev. B 96, 235120 (2017).
Étudiant au doctorat, Université de Sherbrooke
Directrice : Éva Dupont-Ferrier
Mise en œuvre et caractérisation d'un montage de réflectométrie radiofréquence pour la détection de charge dans un dispositif CMOS (table nº 8)
Les qubits de spin dans le silicium sont d'excellents candidats pour des processeurs d'information quantique évolutifs en raison de leur long temps de cohérence et de leur compatibilité avec les chaînes de fabrication CMOS industrielles [1]. La lecture du spin s'obtient par conversion spin-charge à l'aide d'un SET voisin. Cela requiert plusieurs conducteurs supplémentaires et limite l'évolutivité du système. La mesure par réflectométrie RF offre une solution de rechange compacte [2,3], puisqu'un seul conducteur suffit pour contrôler et lire le qubit [4]. L'élément critique de cette mesure est d'obtenir, à basse température, une adaptation d'impédance entre le circuit résonant et la ligne RF. Cette difficulté tient à la dépendance en température de chacune des composantes du circuit-bouchon et à la variabilité de capacité d'un échantillon à l'autre. Dans cette affiche, nous présentons la mise en place et la caractérisation d'un montage de réflectométrie ainsi que des mesures de détection de charge réalisées sur un transistor CMOS nanométrique. Nous montrons ensuite l'utilisation de condensateurs ajustables pour viser une mesure RF de haute sensibilité pour la lecture de qubits de spin.
[1] M. Veldhorst, et al., Nat. Nano. 9, 981–985 (2014)
[2] B. J. Villis, et al., Appl. Phys. Lett. 104, 233503 (2014)
[3] I. Ahmed, et al., Appl. Phys. Lett. 10, 014018 (2018)
[4] P. Pakkiam, et al., Phys. Rev., 8, 041032 (2018)
Étudiant au doctorat, Université de Sherbrooke
Directeur : Michel Pioro-Ladrière
Plateforme de mesure rapide et modulaire pour l'ajustement de boîtes quantiques vers le régime de qubit de spin (table nº 9)
Les qubits de spin constituent une architecture prometteuse pour les ordinateurs quantiques grâce à leur long temps de cohérence et à leur compatibilité avec les techniques de fabrication industrielles. Toutefois, la caractérisation des qubits et leur initialisation dans une configuration voulue sont des processus chronophages. Ces défis ralentissent les progrès dans ce domaine de recherche, en particulier pour l'étude de systèmes à plusieurs qubits. Pour résoudre ces problèmes, nous présentons une plateforme de mesure rapide et modulaire pour les qubits de spin, fondée sur des réseaux de portes programmables in situ (FPGA). Nous introduisons également une technique « Park and Fly », mise en œuvre sur cette plateforme, pour mesurer le diagramme de stabilité de boîtes quantiques. Il est ainsi possible d'atteindre de grandes amplitudes de tension avec une haute résolution en combinant des signaux CC et CA. Un signal CC « Park » est réglé pour mesurer une partie précise d'un diagramme de stabilité, tandis qu'un signal CA « Fly » permet un balayage à haute résolution dans la région autour du signal « Park ». À titre de preuve de concept, cette technique est testée sur un simulateur de boîte quantique mis en œuvre directement dans un FPGA. En combinant cette approche avec la modularité de la plateforme, la caractérisation efficace et simultanée de plusieurs dispositifs à qubits devient réalisable.
Stagiaire postdoctoral, Université d'Ottawa
Directrice : Anne Broadbent
Ni la contextualité ni la non-localité n'admettent de catalyseurs (table nº 10)
Nous présentons arXiv:2102.07637, où nous montrons que la théorie des ressources de la contextualité n'admet pas de catalyseurs. Comme corollaire, nous observons qu'il en va de même pour la non-localité. Cela ajoute un exemple à la liste des « anomalies de l'intrication », montrant que la non-localité et l'intrication se comportent différemment en tant que ressources. Nous montrons aussi que la catalyse demeure impossible même si, au lieu de l'aléatoire classique, on permet que certains comportements plus puissants soient utilisés librement dans les transformations libres de la théorie des ressources.
Étudiant au doctorat, Polytechnique Montréal
Directeur : Oussama Moutanabbir
Spins de trous dans des puits quantiques de germanium (table nº 11)
Les spins de trous dans les systèmes de basse dimension suscitent un intérêt considérable depuis quelques années en raison de la complexité de leur comportement de spin. Ils sont aussi des candidats prometteurs comme éléments de base des technologies quantiques, puisqu'ils présentent une faible interaction hyperfine avec les noyaux environnants et peuvent être manipulés efficacement par des champs électriques. Le fort couplage spin-orbite intrinsèque au germanium (Ge) est un ingrédient essentiel de nombreux phénomènes intéressants liés aux spins de trous. Nous présentons ici quelques phénomènes et propriétés intéressants des spins de trous dans des puits quantiques de germanium : 1) l'annulation de l'énergie Zeeman d'un gaz de trous lourds dans un puits quantique de Ge en compression, et 2) la réalisation expérimentale et un survol des propriétés de spin d'un gaz bidimensionnel de trous légers dans un puits quantique de Ge en tension.
Étudiant à la maîtrise, Université McGill
Directeur : Kartiek Agarwal
Applications et propriétés dynamiques de circuits quantiques fondés sur des automates cellulaires (table nº 12)
Les circuits quantiques sont au cœur de l'informatique quantique et de la correction d'erreurs quantiques. Comprendre leurs propriétés dynamiques est donc d'une importance fondamentale pour le développement des ordinateurs quantiques. En se concentrant sur une classe plus simple de circuits quantiques fondés sur des automates cellulaires, on peut utiliser des méthodes analytiques pour étudier les propriétés quantiques de la chaîne de qubits correspondante. Parmi les applications possibles de cette classe particulière de circuits figurent la réduction du matériel nécessaire à la correction d'erreurs quantiques et une meilleure compréhension de la fragmentation, un processus qui survient dans certains systèmes hamiltoniens soumis à des contraintes dynamiques et qui mène à la violation de l'hypothèse de thermalisation de l'énergie.
Professionnel, Polytechnique Montréal
Directeur : Oussama Moutanabbir
Relier la structure atomique et les propriétés quantiques (table nº 13)
Nous présenterons ici un cadre permettant de relier la caractérisation à l'échelle atomique des matériaux de structures de bits quantiques de spin, obtenue par tomographie par sonde atomique, aux propriétés de transport quantique pertinentes, au moyen de simulations en liaisons fortes. Nous explorerons en particulier l'origine des variations de la levée de dégénérescence de vallée dans des puits quantiques de silicium 28 isotopiquement pur sous contrainte.
Étudiant au doctorat, Université de Sherbrooke
Directeur : Bertrand Reulet
Statistique des photons micro-ondes à large bande (table nº 14)
Le choix de la bonne base de première quantification est essentiel pour interpréter correctement les statistiques expérimentales. Dans cet article, nous proposons deux opérateurs de photons bicolores simples comme candidats à un opérateur général de photon à large bande. Au moyen de mesures de tension à large bande (\Delta f/f \sim 0.5) dans le domaine des micro-ondes, nous déduisons les statistiques des deux candidats et montrons que le bon choix d'opérateur mène aux mêmes statistiques thermiques que l'opérateur de photon usuel à bande étroite.
Étudiante au doctorat, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Spectroscopie transitoire en électrodynamique quantique en cavité (table nº 15)