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Date
November 2, 2015 9:30 AM
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November 3, 2015 9:00 PM
Lieu de l'événement
Hôtel Château Bromont
Pour le 60e anniversaire du professeur Gilles Brassard, l'INTRIQ et le Centre de recherches mathématiques (CRM) sont fiers de souligner trois décennies de recherche en cryptographie quantique et deux décennies en téléportation quantique, ainsi que les contributions exceptionnelles du professeur Gilles Brassard à l'émergence du domaine de la science de l'information quantique, par une série de conférences scientifiques tenues au Domaine Château-Bromont et un banquet à Montréal.
Gilles Brassard a obtenu un doctorat en informatique de l'Université Cornell en 1979, plus précisément en cryptographie. Depuis, il est professeur à l'Université de Montréal et il est titulaire de la Chaire de recherche du Canada en informatique quantique depuis 2001. Sa chaire a récemment été renouvelée jusqu'à la fin de 2021.
Le professeur Brassard s'intéresse à tous les aspects de la science de l'information quantique, un domaine à la croisée de l'informatique et de la mécanique quantique. À la fin des années 1970, il a été l'un des premiers chercheurs à appliquer les principes de la mécanique quantique au traitement de l'information, donnant ainsi naissance au domaine de la science de l'information quantique à une époque où celui-ci relevait davantage de la science-fiction que de la science.
Son invention de la cryptographie quantique a été saluée dans le numéro de février 2003 de Technology Review, une revue publiée par le Massachusetts Institute of Technology, comme l'une des « 10 technologies émergentes qui changeront le monde ». Elle permet de communiquer en secret parfait sous le nez d'un espion disposant d'une puissance de calcul illimitée et dont la technologie n'est limitée que par les lois connues de la physique. Cette technologie, d'abord considérée au mieux comme une curiosité marginale, est passée de prototypes de preuve de principe à des appareils sophistiqués, puis à des entreprises commerciales. Gilles Brassard est aussi l'un des inventeurs de la téléportation quantique, universellement reconnue comme une pierre angulaire de la science de l'information quantique. En 2012, Thomson Reuters a prédit qu'il recevrait un jour le prix Nobel de physique pour cette découverte.
En plus d'avoir été rédacteur en chef du Journal of Cryptology, le professeur Brassard est l'auteur de trois livres traduits en huit langues et, selon Google Scholar, ses articles scientifiques et ses livres ont été cités plus de 36 000 fois. Il a reçu de nombreux honneurs et distinctions : il a notamment été le premier Canadien nommé Fellow de l'International Association for Cryptologic Research (IACR). Il a également remporté la Médaille d'or Gerhard-Herzberg en sciences et en génie du Canada et le prix Killam en sciences naturelles, généralement considérés comme les deux prix scientifiques les plus prestigieux au Canada. L'astronome britannique David Darling a décrit le professeur Gilles Brassard comme « l'une des superstars de la science au Canada ». Il est Fellow de la Royal Society de Londres et titulaire de doctorats honorifiques de l'ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) de Zurich, de l'Université d'Ottawa et de l'Università della Svizzera italiana, à Lugano. Il a récemment été nommé officier de l'Ordre du Canada.
10 h 30 – 10 h 55 Inscription
10 h 55 – 11 h Mot d'ouverture
11 h – 12 h Charles Bennett, IBM Thomas J. Watson Research Center (Salon A)
L'information privée existe-t-elle ?
12 h – 13 h 30 Dîner (Salle 4 canards)
13 h 30 – 14 h 30 Christopher Fuchs, Université du Massachusetts à Boston (Salon A)
Ce que dirait Huangjun Zhu s'il était déguisé en Chris Fuchs
14 h 30 – 15 h Pause-café (Salon B)
15 h – 16 h Harry Buhrman, CWI – Université d'Amsterdam (Salon A)
Cryptographie quantique fondée sur la position
16 h – 16 h 45 Nicolas Quesada, Université de Sherbrooke (Salon A)
Limites d'efficacité de la conversion de fréquence quantique
16 h 45 – 17 h Alexandre Blais, Université de Sherbrooke (Salon A)
De la science quantique aux technologies quantiques
16 h 45 – 19 h Session d'affiches et rafraîchissements (Salon B)
19 h 30 – Souper (Salle 4 canards)
9 h – 10 h Nicolas Gisin, Université de Genève (Salon A)
Non-localité quantique avec une efficacité de détection limitée arbitraire et
dépendance de la mesure
10 h – 10 h 30 Paul Raymond-Robichaud, Université de Montréal (Salon A)
Le conte de l'Ouroboros
10 h 30 – 11 h 30 Pause-café (Salon B)
11 h 30 – 12 h Yuval Elias, Université de Montréal (Salon A)
Refroidissement algorithmique en RMN à l'état liquide
12 h – 13 h 30 Dîner (Salle 4 canards)
13 h 30 – 14 h 15 Michael Hilke, Université McGill (Salon A)
Sonder la localisation à l'aide d'un qubit
14 h 15 – 14 h 45 Shruti Puri, Université de Sherbrooke (Salon A)
Combattre la non-gaussianité induite par l'effet Kerr à l'aide de la lumière comprimée
14 h 45 – 15 h 15 Dany Lachance-Quirion, Université de Sherbrooke (Salon A)
Observation d'états de nombre de magnons dans
le spectre d'un qubit supraconducteur
15 h 15 – 15 h 20 Mot de clôture
15 h 40 – Départ en autobus vers le restaurant Le Cercle des HEC
17 h 45 – 18 h 15 Cocktail au restaurant Le Cercle, HEC Montréal
18 h 15 – Banquet
Thomas J. Watson Research Center, Yorktown Heights, NY, États-Unis
L'information privée existe-t-elle ?
La théorie de l'information quantique est née de l'utilisation pratique des lois quantiques pour garder privée l'information classique, mais elle s'est rapidement élargie jusqu'à englober toute la théorie classique, qu'elle généralise aussi puissamment que les nombres complexes généralisent les réels. Sur le plan conceptuel, l'information classique privée se situe sur une pente glissante entre l'information quantique et l'information publique. En effet, la théorie de la décohérence suggère que la pente pourrait être si glissante que l'information classique privée n'existerait pas : dès qu'un ebit est mesuré par Alice et Bob pour générer un bit de clé classique, la nouvelle s'échappe nécessairement dans l'environnement, de sorte que la clé n'est plus privée.
Université du Massachusetts à Boston
Ce que dirait Huangjun Zhu s'il était déguisé en Chris Fuchs
Université de Genève
Non-localité quantique avec une efficacité de détection limitée arbitraire et dépendance de la mesure
CWI – Université d'Amsterdam
Cryptographie quantique fondée sur la position
Le 20 juillet 1969, des millions de personnes ont retenu leur souffle en regardant, en direct à la télévision, Neil Armstrong poser le pied sur la Lune. Pourtant, Fox Television a rapporté que pas moins de 20 % des Américains ont eu des doutes sur la mission Apollo 11. Aurait-il pu s'agir d'un canular mis en scène par des studios hollywoodiens, ici même sur Terre ? La cryptographie fondée sur la position pourrait offrir une solution. Ce type de cryptographie utilise la position géographique d'une partie comme seul justificatif d'identité, alors qu'on utilise normalement des clés numériques ou des caractéristiques biométriques.
La vérification de position constitue un élément central de la cryptographie fondée sur la position. L'objectif est de prouver à un ensemble de vérificateurs que l'on se trouve à un emplacement géographique donné. Les protocoles supposent généralement que les messages ne peuvent pas voyager plus vite que la lumière. En répondant à un vérificateur en temps voulu, on peut garantir que l'on se trouve à une certaine distance de ce vérificateur. Tout récemment, on a montré que les protocoles de vérification de position fondés uniquement sur ce principe relativiste peuvent être brisés par des attaquants qui simulent leur présence à la position revendiquée tout en se trouvant physiquement ailleurs dans l'espace.
En raison de la propriété de non-clonage de l'information quantique (qubits), on croyait qu'en utilisant des messages quantiques, on pourrait concevoir des protocoles résistants à de telles attaques collaboratives. Plusieurs schémas ont été proposés, qui se sont ensuite révélés non sécuritaires. On a finalement montré que, dans le cas quantique également, aucun schéma inconditionnellement sûr n'est possible. Nous passerons en revue le domaine de la cryptographie quantique fondée sur la position et présenterons certaines des recherches en cours visant à élaborer, à partir d'hypothèses raisonnables sur les capacités des attaquants, des protocoles sûrs en pratique.
Professeur, Université de Sherbrooke
De la science quantique aux technologies quantiques
Stagiaire postdoctoral, Université de Montréal
Directeur : Gilles Brassard
Refroidissement algorithmique en RMN à l'état liquide
Le refroidissement algorithmique par bain thermique (HBAC) fait appel à la thermalisation pour purifier des systèmes quantiques qui interagissent avec un bain thermique, comme des ensembles de spins nucléaires ou des atomes froids dans un réseau optique. Appliqué aux spins, le HBAC produit des ensembles de spins fortement polarisés, qui améliorent l'intensité du signal en résonance magnétique nucléaire (RMN). Selon cette approche de refroidissement, les noyaux de spin 1/2 placés dans un champ magnétique constant sont considérés comme des bits, ou plus précisément des bits quantiques, suivant une distribution de probabilité connue. Les étapes algorithmiques appliquées à ces bits sont ensuite traduites en séquences d'impulsions RMN à l'aide d'outils courants de calcul quantique par RMN. Le refroidissement algorithmique des spins est obtenu en combinant en alternance des manipulations réversibles qui préservent l'entropie (empruntées aux algorithmes de compression de données) et le transfert sélectif d'entropie des spins vers l'environnement. Le HBAC, ainsi que le HBAC multicycle, avaient déjà été réalisés avec des spins nucléaires par résonance magnétique nucléaire (RMN) à l'état solide, où la diffusion de spin permettait à certains spins de relaxer beaucoup plus rapidement que d'autres. À l'état liquide, une variante partielle du HBAC, sans compression d'entropie, a été appliquée aux trois qubits du trichloroéthylène enrichi en 13C, ce qui a entraîné un refroidissement modeste du système de spins. Récemment, nous avons utilisé l'ingénierie d'impulsions par ascension de gradient (GRAPE), un algorithme de contrôle optimal, pour générer des impulsions de haute fidélité pour les portes de compression et d'échange de polarisation (SWAP). Nous combinons ici ces impulsions pour mettre en œuvre le HBAC sur ce système à trois spins. Divers algorithmes de refroidissement ont été appliqués, refroidissant le système au-delà de la borne d'entropie de Shannon de plusieurs façons différentes. En particulier, dans une expérience, un qubit de carbone a été refroidi d'un facteur de 4,61. Ces travaux constituent un pas vers l'intégration potentielle du HBAC et d'autres outils du calcul quantique par RMN dans la spectroscopie par résonance magnétique in vivo.
Professeur, Université McGill
Sonder la localisation à l'aide d'un qubit
Nous étudions la dynamique d'un qubit couplé à un fil quantique désordonné. Nous montrons que l'évolution temporelle du qubit peut servir à mesurer les propriétés de localisation statiques d'un système désordonné. Ce système désordonné peut être une grille ou une électrode électronique comportant des impuretés, ou, de façon équivalente, des spins distants. Nous évaluons également le taux de décohérence du qubit en fonction du degré de désordre dans la grille et l'électrode.
Ces travaux sont réalisés en collaboration avec Mackenzie et Eleuch.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Michel Pioro-Ladrière
Observation d'états de nombre de magnons dans le spectre d'un qubit supraconducteur
Un magnon est une excitation collective dans un système de spins ordonné, comme un ferroaimant. Interagissant à la fois avec la lumière micro-onde et la lumière optique, les magnons de l'isolant ferrimagnétique grenat de fer et d'yttrium (YIG) sont des candidats pour transférer l'information quantique entre ces deux domaines de fréquences. Une interaction cohérente entre une excitation à un seul magnon dans une sphère de YIG et un qubit supraconducteur a récemment été démontrée grâce à leur interaction avec un mode commun d'une cavité micro-onde.
Cette présentation porte sur la limite dispersive de l'interaction magnon-qubit. Les états de nombre de magnons sont résolus expérimentalement dans le spectre du qubit supraconducteur lorsqu'un état cohérent est créé dans le mode magnétostatique. La distribution de probabilité des états de nombre de magnons obtenue à partir de ces mesures concorde bien avec la distribution de Poisson attendue pour un état cohérent.
La résolution des états de nombre de magnons est un ingrédient nécessaire à la mise en œuvre d'un protocole dans lequel l'information quantique du qubit est encodée dans le mode magnétostatique. Cet encodage constituerait la première étape vers la réalisation d'un transducteur quantique entre les domaines micro-onde et optique.
Ces travaux ont été réalisés dans le groupe du Pr Yasunobu Nakamura au Research Center for Advanced Science and Technology de l'Université de Tokyo.
Doctorant, Université de Montréal
Directeur : Gilles Brassard
Le conte de l'Ouroboros
Au-delà du « it from bit », John Archibald Wheeler exprimait son désir d'une structure ophidienne primitive, autoréflexive et récursive, capable de s'engendrer elle-même. Que peut nous apprendre le serpent autologique sur les cerveaux de Boltzmann, la nature de l'information et la causalité ? Notre ontologie mène-t-elle à une épistémologie qui mène à cette même ontologie, qui mène à cette même épistémologie ? Si Jǫrmungandr ne parvenait pas à manger sa queue, sonnerait le glas du Ragnarøkkr, les ténèbres hétérologiques !
Stagiaire postdoctoral, Université de Sherbrooke
Directeur : Alexandre Blais
Limites d'efficacité de la conversion de fréquence quantique
La conversion de fréquence est un processus habilitant pour de nombreux protocoles d'information quantique. Dans cette présentation, nous étudions les limites fondamentales qu'imposent les corrections d'ordonnancement temporel à la conversion de fréquence à haute efficacité. À l'aide du développement de Magnus, nous soutenons que ces corrections, habituellement considérées comme nuisibles, peuvent servir à accroître l'efficacité de la conversion dans certaines circonstances. Les corrections induisent un comportement non linéaire de la probabilité de conversion ascendante en fonction de l'intensité de la pompe, modifiant considérablement les oscillations de Rabi sinusoïdales attendues autrement. Enfin, à l'aide d'un simple argument d'échelle, nous expliquons pourquoi les dispositifs de conversion de fréquence en cascade atténuent les corrections d'ordonnancement temporel, ce qui permet de construire des portes d'impulsions quantiques quasi idéales.
Stagiaire postdoctorale, Université de Sherbrooke
Directeur : Alexandre Blais
Combattre la non-gaussianité induite par l'effet Kerr à l'aide de la lumière comprimée
Des efforts sont consacrés à l'utilisation du grand espace de Hilbert des résonateurs micro-ondes pour encoder l'information quantique. Des portes quantiques universelles peuvent être appliquées à cette information encodée grâce à l'interaction dispersive entre les résonateurs et des qubits hors résonance. L'interaction dispersive n'est toutefois valable que pour de faibles nombres de photons dans le résonateur, et une interaction de type Kerr apparaît à des puissances modérément élevées. Il en résulte une évolution indésirable et une distorsion de l'état du résonateur, et donc des erreurs logiques. Nous proposons d'éliminer l'effet de cette non-linéarité Kerr en injectant un vide comprimé dans le résonateur. En choisissant l'angle et l'intensité de compression appropriés, nous montrons que les distorsions de l'état du résonateur induites par l'effet Kerr peuvent être éliminées, ce qui accroît la fidélité d'opérations telles que la création d'états chat, la rotation d'un état cohérent dans l'espace des phases, la mesure QND de l'état du qubit, etc.
Doctorant, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Polarisation nucléaire dynamique et superradiance de spins nucléaires dans des systèmes 1D
Le couplage hyperfin entre un électron et de nombreux spins nucléaires confinés dans une boîte quantique peut permettre d'atteindre et de mesurer une forte polarisation du système de spins nucléaires. De plus, la présence d'une cohérence à longue portée dans le système de spins nucléaires pourrait mener à l'observation d'une superradiance de spins nucléaires, dans laquelle le taux de renversement de spin est considérablement accru.
Doctorant, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Simulation hamiltonienne pour l'amélioration du transfert d'état et de la lecture en électrodynamique quantique en cavité
Le transfert d'états quantiques vers une mémoire, le transport d'états sur de longues distances au moyen d'un bus quantique et la lecture à haute fidélité sont des tâches importantes pour les technologies quantiques. Générer les hamiltoniens qui réalisent ces tâches est souvent difficile : l'élargissement inhomogène entraîne un déphasage pendant le transfert d'état, et une interaction insuffisamment forte entre un qubit et une cavité servant à la mesure peut mener à une lecture imparfaite. Nous utilisons ici la théorie de l'hamiltonien moyen pour concevoir les hamiltoniens souhaités en électrodynamique quantique en cavité. En particulier, nous présentons un protocole de transfert d'état entre un qubit et une cavité. Ce protocole offre une haute fidélité même pour un élargissement inhomogène supérieur au couplage qubit-cavité. De plus, nous concevons une interaction moyennée dans le temps qui permet une lecture rapide non destructive au sens quantique (QND), insensible à l'effet Purcell. Ces idées peuvent s'appliquer directement à de nouveaux systèmes couplant des spins uniques [Viennot et al, Science 349, 408 (2015)] ou des ensembles de spins à une cavité micro-onde, ou des modes de magnons à un qubit transmon [Tabuchi et al, Science 349 405 (2015)].
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Michel Pioro-Ladrière
Intégration de nano-aimants pour la rotation de spin dans des boîtes quantiques
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : David Poulin
Correction d'erreurs pour les systèmes à anyons non abéliens
Les systèmes à ordre topologique donnant lieu à des excitations non abéliennes présentent un intérêt de premier plan pour le calcul quantique, car on pense que ces systèmes sont naturellement résistants au bruit. De plus en plus d'indices montrent néanmoins que la correction d'erreurs restera nécessaire si l'on souhaite utiliser un tel système comme élément de base d'un ordinateur quantique. Les difficultés en matière de correction d'erreurs découlent de la nature non abélienne des excitations, et très peu de travaux ont été réalisés sur ce sujet. Nous présentons des travaux numériques et analytiques sur un schéma de correction d'erreurs tolérant aux fautes pour des systèmes donnant lieu à des excitations anyoniques non abéliennes.
Doctorant, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Accélérations maximales par décision adaptative dans la lecture d'états quantiques
Le temps moyen T requis pour la lecture à haute fidélité d'états quantiques peut être considérablement réduit grâce à une règle de décision adaptative en temps réel. Une règle de décision adaptative arrête la lecture dès qu'un niveau de confiance souhaité est atteint, plutôt que de fixer un temps de lecture tf. La performance de la décision adaptative est caractérisée par l'« accélération par décision adaptative », tf/T. Dans ces travaux, nous reformulons ce problème de lecture en termes du temps de premier passage d'une particule en mouvement stochastique. Ce formalisme nous permet d'établir théoriquement les accélérations maximales atteignables par décision adaptative pour plusieurs mises en œuvre physiques de lecture à deux états. Nous montrons que, pour deux schémas de lecture courants (la lecture gaussienne avec verrouillage et une lecture reposant sur une désintégration dépendant de l'état), l'accélération est bornée par 4 et 2, respectivement, dans la limite d'une haute fidélité de lecture monocoup. Nous étudions expérimentalement l'accélération atteignable dans un scénario réel en appliquant la règle de décision adaptative à la lecture de l'état de charge d'un centre azote-lacune (centre NV). Nous obtenons une accélération d'environ 2 avec nos paramètres expérimentaux. De plus, nous proposons un schéma de lecture simple pour lequel l'accélération peut, en principe, croître sans borne à mesure que la fidélité augmente. Nos résultats devraient mener à des améliorations immédiates de la magnétométrie à l'échelle nanométrique fondée sur la conversion spin-charge du spin du centre NV et fournir un cadre théorique pour optimiser davantage la bande passante des mesures quantiques.
Doctorant, Université McGill
Directeur : Guillaume Gervais
Écoulement critique et dissipation dans un superfluide quasi unidimensionnel
Dans l'un des exemples les plus célèbres de la théorie des phénomènes critiques universels, la transition de phase vers l'état superfluide de l'4He appartient à la même classe d'universalité O(2) tridimensionnelle que l'apparition du ferromagnétisme dans un réseau de spins classiques à symétrie XY. Sous la transition, la densité superfluide Rho et la vitesse superfluide V croissent en lois de puissance de la température, décrites par un exposant critique universel que l'invariance d'échelle contraint à être égal. Lorsque la dimensionnalité est réduite vers une dimension (1D), on s'attend à ce que l'accroissement des fluctuations thermiques et quantiques empêche l'ordre à longue portée, inhibant ainsi la superfluidité. Nous avons mesuré le débit d'hélium liquide et en avons déduit sa vitesse superfluide dans une expérience d'écoulement capillaire se produisant dans des nanopores uniques d'environ 30 nm de long, dont le rayon varie d'environ 20 nm à environ 3 nm. À mesure que la taille des pores est réduite vers la limite 1D, nous observons : i) une suppression de la dépendance en pression de la vitesse superfluide; ii) une dépendance en température de V qui, étonnamment, peut être bien ajustée par une loi de puissance à exposant unique sur une large plage de températures; iii) des vitesses critiques qui diminuent avec le rayon pour des canaux de moins d'environ 20 nm, en net contraste avec ce qu'on observe dans des canaux de taille micrométrique. Nous interprétons ces écarts par rapport au comportement en volume comme le signe du passage à un état quasi 1D dans lequel la taille d'un défaut topologique critique est limitée par le rayon du canal.
Étudiant à la maîtrise, Université McGill
Directrice : Lilian Childress
Centres NV pour l'étude de la dynamique de l'aimantation dans les dispositifs STT
Stagiaire postdoctoral, Université McGill
Directeur : Aashish Clerk
Intrication qubit-cavité dans le régime dispersif : mesure non destructive et initialisation
Le régime dispersif de l'interaction de Jaynes-Cummings entre le rayonnement électromagnétique dans une cavité et un qubit à deux niveaux s'est révélé utile pour de nombreuses tâches de traitement de l'information quantique. Par exemple, dans les architectures actuelles d'électrodynamique quantique en circuit (cQED), le régime dispersif peut servir à la lecture des qubits et aux opérations de porte. Comme le régime dispersif est obtenu après une transformation de référentiel, il faut effectuer la transformation inverse vers le référentiel du laboratoire pour faire le lien avec les dispositifs expérimentaux externes. Dans ces travaux, nous montrons que, dans le référentiel du laboratoire, le système est le mieux décrit par un état intriqué appelé état cohérent habillé. Nous expliquons comment cela entraîne une évolution supplémentaire du qubit qui dépend à la fois de l'amplitude et de la phase du champ de la cavité. De plus, nous montrons que la lecture dispersive standard des qubits n'est non destructive au sens quantique (QND) que dans la limite d'un temps de mesure infini, puisque la formation d'un état cohérent habillé dans le système qubit-cavité entraîne une rotation effective du qubit. Nous présentons également un protocole permettant de corriger cet effet et d'améliorer l'initialisation des qubits.
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Bertrand Reulet
Nanobolomètre cryogénique comme détecteur de bruit
Construire un bon ordinateur quantique fonctionnant avec de nombreux qubits exige une bonne compréhension du bruit électronique. Pour comprendre les concepts fondamentaux du transport électronique, il faut les bons outils. Un nanobolomètre cryogénique est un exemple d'outil capable de détecter le bruit électronique sans limitation de bande passante. Les objectifs de ce projet sont de construire un tel dispositif, de le caractériser dans un système cryogénique et d'en optimiser l'utilisation.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : David Poulin
Apprendre le taux de bruit d'un canal quantique
Le bruit est intrinsèque à tout processus de calcul quantique. La théorie de la correction d'erreurs quantiques a été élaborée pour montrer qu'il est en fait possible d'effectuer un calcul quantique utile en présence de bruit. Elle suppose toutefois une vision simpliste, où le bruit sur un système quantique peut être modélisé comme l'action de matrices de Pauli. Dans ce cas, l'effet du processus de bruit sur le système quantique peut être résumé par une quantité souvent appelée taux de bruit, dont la valeur peut aider à déterminer si une procédure de correction d'erreurs peut préserver le résultat du calcul des effets du bruit.
Un scénario expérimental est loin de cette vision simpliste du bruit de Pauli : on peut penser à l'amortissement d'amplitude, aux erreurs de fuite ou même à de petites rotations, qui ne peuvent être décrites par des matrices de Pauli. Dans ce cas, il est utile de fournir une notion d'intensité du bruit directement liée à l'utilité d'une procédure de correction d'erreurs. Nous tentons ici d'élaborer une mesure de l'intensité du bruit pour un processus de bruit agissant sur un système à un seul qubit. Pour ce faire, nous appliquons des techniques d'apprentissage automatique à une vaste base de données de canaux quantiques, dans le but d'obtenir une métrique du canal qui décrive le mieux l'erreur logique sur le calcul quantique.
Doctorant, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Interactions hyperfines pour les spins de trous
En raison de la nature anisotrope du couplage hyperfin pour les spins de trous dans les boîtes quantiques semi-conductrices, ces systèmes peuvent présenter des temps de cohérence nettement plus longs que les spins d'électrons, à condition d'avoir la bonne géométrie de boîte quantique et la bonne orientation du champ magnétique. Cet avantage des spins de trous repose sur le fait que le tenseur hyperfin prend une forme de type Ising. Cette forme du couplage hyperfin a récemment été remise en question par des expériences [1] qui ont été interprétées comme indiquant une forte hybridation des composantes de type p et de type d dans la bande de valence des semi-conducteurs III-V. Cette interprétation repose toutefois sur deux hypothèses : (1) que le couplage spin-orbite est faible dans ces systèmes par rapport au champ cristallin anisotrope, et (2) que les contributions de moment angulaire plus élevé sont négligeables. L'hypothèse (1) peut ne plus tenir étant donné que l'énergie spin-orbite est même supérieure au gap principal dans l'InAs, et l'hypothèse (2) est difficile à justifier dans tout cristal qui brise la symétrie de rotation pure. À l'aide d'une généralisation de l'analyse fondée sur la théorie des groupes présentée dans , nous montrons ici que le relâchement de l'une ou l'autre de ces hypothèses peut rétablir le caractère de type Ising du tenseur hyperfin, bien que pour un choix particulier de constantes de couplage. Nous proposons une façon de vérifier la présence de ces composantes de type d à l'aide des règles de sélection optiques. Enfin, nous utilisons la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) pour estimer les couplages hyperfins. Contrairement à d'autres travaux, nous incluons les éléments hors diagonale de l'opérateur de densité de spin.
Stagiaire postdoctoral, Université de Sherbrooke
Directeur : Bertrand Reulet
L'impédance thermique de bruit
Nous avons mis au point une technique pour sonder les temps de relaxation thermique du gaz d'électrons. Nous l'avons appliquée à l'étude d'un fil métallique à titre de test. Ces mesures nous ont permis de distinguer deux régimes dans lesquels la relaxation thermique est due à des phénomènes différents : un régime électron-phonon et un régime de diffusion, dont nous avons extrait les temps de relaxation associés et leur dépendance en température.
Stagiaire postdoctoral, Université d'Ottawa
Directrice : Anne Broadbent
Invariants topologiques des espaces réduits abéliens d'états quantiques multiparticules
Nous présentons un cadre mathématique pour étudier la géométrie et la topologie des quotients de systèmes quantiques multiparticules. Nous nous intéressons en particulier aux propriétés géométriques et topologiques des espaces réduits symplectiques abéliens d'états multipartites purs, en tant qu'espaces projectifs complexes, sur lesquels agissent de façon hamiltonienne les tores maximaux des groupes de Lie compacts semi-simples d'unitaires locaux. Nous montrons que les méthodes géométriques existantes nous fournissent un ensemble puissant d'outils pour calculer les invariants topologiques de ces espaces réduits. Plus précisément, étant donné les composantes du polytope moment (de Kirwan) pour plusieurs qubits, nous utilisons une formule récursive de franchissement de murs (wall-crossing) pour les polynômes de Poincaré et les caractéristiques d'Euler des quotients symplectiques abéliens; à titre d'exemples, nous détaillons la procédure pour des systèmes quantiques à deux et à trois qubits dans des états purs, et proposons un algorithme pour un nombre r quelconque de qubits.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeurs : Denis Morris, Michel Pioro-Ladrière
Magnétométrie vectorielle avec des centres NV
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Bertrand Reulet
Statistique des photons du bruit de grenaille mesurée à l'aide d'un amplificateur paramétrique Josephson
Les mesures quantiques sont très sensibles aux sources de bruit externes. Elles exigent une conception soignée de la chaîne d'amplification afin de ne pas noyer le signal dans un bruit parasite. Un amplificateur limité quantiquement, comme l'amplificateur paramétrique Josephson (paramp), est donc un candidat idéal à cette fin. Nous avons utilisé un paramp pour étudier le bruit quantique d'une jonction tunnel. Ce schéma de mesure nous a permis d'améliorer d'un ordre de grandeur, en matière de température de bruit, les observations antérieures du bruit de grenaille. Grâce à ce montage, nous avons mesuré les deuxième et quatrième cumulants des fluctuations de courant générées par la jonction tunnel dans une bande passante de 40 MHz autour de 6 GHz. À partir de ces mesures, nous déduisons la variance des fluctuations du nombre de photons pour divers schémas de polarisation de la jonction. Nous étudions en particulier le régime où la jonction émet des paires de photons.
Doctorant, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Magnétotransport dans les isolants de Kondo topologiques