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Members
Date
November 18, 2025 9:55 AM
-
November 19, 2025 3:30 PM
Lieu de l'événement
Hôtel Château Bromont
10 h 55 Mot d'ouverture (Salon A)
11 h Nathan Wiebe, Université de Toronto (Salon A)
La simulation de la physique fondamentale est-elle fondamentalement plus coûteuse ?
12 h Dîner (Salle Knowlton)
13 h 30 Cunlu Zhou, Université de Sherbrooke (Salon A)
Protocole quantique sans ancilla pour les fonctions de Green thermiques
14 h 15 Gisell L. Osrio, Polytechnique Montréal (Salon A)
Génération de triplets de photons à faible nombre de modes dans les guides d'ondes et les fibres optiques
14 h 35 Marc-Antoine Roy, Université de Sherbrooke (Salon A)
Décodage des codes de Gottesman-Kitaev-Preskill multimodes avec des auxiliaires bruités
14 h 55 Pause-café (Salon C)
15 h 25 Benjamin Brock, Université de Sherbrooke (Salon A)
Correction d'erreurs quantiques avec des systèmes de grande dimension
16 h 30 Session Écosystème quantique (Salon A)
- Guy-Philippe Nadon, École de technologie supérieure
QuantumETS - Stimuler l'informatique quantique à l'ÉTS
- Philippe Barraud, Numana
Banc d'essai Kirq : accélérer le déploiement des communications quantiques et des réseaux à sécurité quantique
17 h Session d'affiches et rafraîchissements (Salon C)
19 h 30 Souper INTRIQ (Salle Knowlton)
9 h Amanda Seedhouse, CNRS, France (Salon A)
Stratégies pour le calcul quantique bruité à base de spins
10 h Shilong Liu, Polytechnique Montréal (Salon A)
Façonneur d'impulsions non linéaire pour l'ingénierie spectro-temporelle de la lumière
10 h 30 Pause-café (Salon C)
11 h Charles Bédard, École de technologie supérieure (Salon A)
Expliquer Bell localement
11 h 30 Samuel Kuypers, Université de Montréal (Salon A)
Restaurer la localité : la représentation de Heisenberg comme description séparable
12 h Dîner (Salle Knowlton)
13 h 30 Juanita Bocquel, Université de Sherbrooke (Salon A)
Spins dans le diamant : de la photophysique au contrôle quantique
14 h 30 Lautaro Labarca, Université de Sherbrooke (Salon A)
Détection quantique avec des états GKP
14 h 50 Pause-café (Salon C)
15 h 15 Tami Pereg-Barnea, Université McGill (Salon A)
Chaînes de Kitaev de fermions et de bosons
16 h Ayana Sarkar et Martin Schnee, Université de Sherbrooke (Salon A)
Apprentissage par noyaux quantiques sans concentration dans le blocage de Rydberg
16 h 30 Mot de clôture (Salon A)
Chercheuse, CNRS, France
Stratégies pour le calcul quantique bruité à base de spins
Les spins d'électrons uniques dans les boîtes quantiques de silicium offrent une voie prometteuse vers le calcul quantique à grande échelle, en tirant parti de la compatibilité avec les technologies des semiconducteurs et de la grande accordabilité des électrons. Toutefois, la sensibilité de ces qubits au bruit demeure un défi crucial. Ce séminaire explore les recherches en cours visant à comprendre et à atténuer le bruit dans le matériel des qubits de spin, en mettant l'accent sur des stratégies permettant d'améliorer la fidélité des qubits de manière évolutive.
Professeur, Université de Sherbrooke
Correction d'erreurs quantiques avec des systèmes de grande dimension
Professeure, Université de Sherbrooke
Spins dans le diamant : de la photophysique au contrôle quantique
Les systèmes quantiques à base de spins, qu'ils soient utilisés comme qubits ou comme capteurs, partagent des défis fondamentaux : maintenir la cohérence, permettre un contrôle de haute fidélité et obtenir une lecture fiable. Les centres colorés du diamant, qui sont des systèmes de spins optiquement actifs, constituent une plateforme polyvalente pour explorer ces questions à la croisée de la détection quantique et du traitement de l'information. Cet exposé présentera des travaux récents sur la physique à basse température des centres colorés, qui révèlent des mécanismes influençant la cohérence et la stabilité des spins. En m'appuyant sur ces résultats, je discuterai d'approches pratiques pour améliorer les performances des dispositifs quantiques à base de diamant en augmentant le nombre de photons détectés par cycle de mesure. Celles-ci comprennent des progrès dans la conception des matériaux et des dispositifs, ainsi que des techniques de contrôle qui améliorent la lecture de l'état de spin. Parmi les exemples notables figurent la conversion spin-charge et les protocoles assistés par spins nucléaires, qui peuvent améliorer le rapport signal sur bruit, la fidélité et la vitesse de mesure. Conjugués à l'adressage multiplexé de plusieurs centres colorés, ces développements positionnent le diamant comme une plateforme propice à l'avancement de nouveaux concepts de dispositifs quantiques.
Professeur, Université de Toronto
La simulation de la physique fondamentale est-elle fondamentalement plus coûteuse ?
Nous proposons un algorithme de simulation qui traite adéquatement l'interaction lumière-matière entre des particules chargées non relativistes en première quantification et des champs électromagnétiques quantiques. Contrairement aux travaux antérieurs, notre hamiltonien ne comprend pas d'interaction coulombienne explicite entre les particules. L'interaction coulombienne émerge plutôt de l'imposition de la loi de Gauss comme contrainte sur le système dans une limite non relativiste appropriée. De plus, une forme de protection topologique émerge dans notre formalisme, analogue à celle de l'hamiltonien du code torique. Ce mécanisme empêche les erreurs de champ électrique induites par la simulation qui peuvent être contractées en un point de causer le moindre écart par rapport à la loi de Coulomb dans la limite non relativiste, et toute erreur formant une boucle non contractile est énergétiquement interdite dans la limite des grands volumes. Nous constatons que, sous des hypothèses de continuité appropriées, le nombre de portes non-Clifford requises par notre algorithme croît de façon polynomiale et offre une meilleure mise à l'échelle que les approches antérieures de simulation de la structure électronique en première quantification. Cela suggère que, dans certaines limites, simuler une théorie physique plus exacte n'est pas nécessairement plus coûteux que simuler une théorie approximative.
Étudiant à la maîtrise, École de technologie supérieure
Directeur : Jacob Biamonte
QuantumETS - Stimuler l'informatique quantique à l'ÉTS
Gérer un club étudiant d'informatique quantique comporte plusieurs défis. Cette présentation abordera les différentes stratégies de QuantumETS pour engager la communauté étudiante de l'ÉTS, les différents projets de QuantumETS ainsi que ses succès.
Chef de projet Kirq, Numana
Banc d'essai Kirq : accélérer le déploiement des communications quantiques et des réseaux à sécurité quantique
Cette présentation de 15 minutes fera découvrir le banc d'essai Kirq, la première infrastructure ouverte au Canada consacrée aux communications quantiques et à la cybersécurité post-quantique. Elle offrira un aperçu de l'architecture du banc d'essai, des ressources quantiques et classiques déployées à travers le Québec, et de la façon dont Kirq permet l'expérimentation en conditions réelles de la distribution quantique de clés (QKD), de la cryptographie post-quantique (PQC), des modèles de sécurité hybrides et du développement de réseaux quantiques.
Stagiaire postdoctorale, Université de Sherbrooke
Directeur : Stefanos Kourtis
Apprentissage par noyaux quantiques sans concentration dans le blocage de Rydberg
Les méthodes à noyaux quantiques (QKM) offrent un cadre attrayant pour l'apprentissage automatique sur les ordinateurs quantiques à court terme. Toutefois, les QKM souffrent génériquement d'une concentration exponentielle, qui exige un nombre exponentiel de mesures pour résoudre les valeurs du noyau, à l'exception des noyaux triviaux (c.-à-d. simulables classiquement). Nous proposons ici une QKM exempte de concentration exponentielle, mais qui demeure difficile à simuler classiquement. Notre QKM exploite la dynamique à N corps à faible brisure d'ergodicité dans le blocage de Rydberg de réseaux d'atomes neutres pilotés de manière cohérente. Nous démontrons les propriétés fondamentales de notre QKM en résolvant analytiquement un modèle jouet approximatif de la dynamique quantique qui la sous-tend, ainsi qu'au moyen de simulations numériques approfondies sur des jeux de données générés aléatoirement. Nous montrons en outre que le noyau proposé permet un apprentissage efficace sur des données réelles. La QKM proposée peut être mise en œuvre sur les ordinateurs quantiques à atomes neutres actuels.
Stagiaire postdoctoral, École de technologie supérieure
Directeur : Claude Crépeau
Expliquer Bell localement
Dans l'histoire séculaire de la théorie quantique, le théorème de Bell se distingue parmi les résultats les plus stimulants de ses fondements. Il révèle un conflit entre les prédictions de la mécanique quantique et celles permises par les théories locales à variables cachées. Les confirmations expérimentales des prédictions quantiques — reconnues par le prix Nobel de physique 2022 — ont renforcé la conclusion dominante selon laquelle la nature est non locale. En net contraste avec cette orthodoxie, je montre comment la théorie quantique unitaire, formulée dans la représentation de Heisenberg à la suite de Deutsch et Hayden, fournit une explication entièrement locale. L'exposé s'appuie sur mes travaux récents : https://doi.org/10.1098/rspa.2025.0553
Professeur, Université de Sherbrooke
Protocole quantique sans ancilla pour les fonctions de Green thermiques
Les fonctions de Green sont des outils fondamentaux pour sonder les systèmes à N corps fortement corrélés. Elles fournissent une description compacte de la propagation des particules et des excitations sans nécessiter de représentation explicite de la fonction d'onde, et elles encodent des informations clés sur la densité d'états et la structure de bandes — des quantités qui sous-tendent des phénomènes tels que la supraconductivité, le magnétisme et les transitions de phase. Toutefois, le calcul précis des fonctions de Green demeure une tâche notoirement difficile pour les ordinateurs classiques.
Dans cet exposé, je présenterai un algorithme quantique simple et résilient au bruit pour calculer les fonctions de Green à température nulle comme à température finie. La méthode ne requiert aucune ancilla et repose uniquement sur l'évolution temporelle native et sur des mesures facilement accessibles sur le matériel quantique actuel. En exploitant la symétrie de parité — une propriété satisfaite par une vaste classe d'hamiltoniens en physique de la matière condensée et en chimie quantique, notamment les modèles de Fermi-Hubbard et de Heisenberg —, nous construisons des états thermiques symétriques et antisymétriques et employons un protocole de spectroscopie par trempe (quench) adapté pour extraire directement les parties réelle et imaginaire des corrélateurs temporels à deux points. À partir de ces corrélateurs, les fonctions de Green peuvent être reconstruites efficacement. De plus, le même cadre s'étend naturellement à l'évaluation des corrélateurs hors ordre temporel (OTOC).
Doctorante, Polytechnique Montréal
Directeur : Nicolas Quesada
Génération de triplets de photons à faible nombre de modes dans les guides d'ondes et les fibres optiques
Les sources de triplets de photons présentent des caractéristiques non gaussiennes, une propriété clé pour des applications en calcul quantique et en information quantique. Toutefois, les corrélations spectrales peuvent limiter les performances et l'efficacité de détection de ces systèmes. Motivés par cette observation, nous présentons une analyse théorique des propriétés spectrales des triplets de photons générés par conversion paramétrique descendante spontanée du troisième ordre dans des guides d'ondes. Nous discutons de stratégies pour quantifier ces corrélations et présentons des considérations de conception clés pour les minimiser au moyen d'une approche d'ingénierie de la dispersion. Nous avons optimisé la conception de fibres optiques minces à l'aide des critères ainsi définis et obtenu une configuration compatible avec un fonctionnement à faible nombre de modes. Nos résultats montrent que la génération de triplets de photons spectralement décorrélés est réalisable avec des systèmes expérimentaux de pointe, une étape cruciale vers des applications pratiques des sources de triplets de photons dans les technologies quantiques.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Alexandre Blais
Détection quantique avec des états GKP
Au cours des dernières années, la métrologie quantique a connu des progrès rapides et promet d'améliorer considérablement les capacités de détection, tant dans les domaines appliqués que fondamentaux de la physique, de l'ingénierie et de la biologie. Dans toutes ces applications, les limites de la sensibilité de mesure sont fixées par le bruit inévitable des expériences réelles et, ultimement, par les lois de la mécanique quantique. Fait crucial, lorsque le bruit est ignoré, la théorie prédit que les stratégies de détection quantique peuvent surpasser largement les stratégies classiques. Lorsque le bruit est pris en compte, toutefois, l'avantage des stratégies quantiques sur les stratégies classiques peut être perdu et n'est préservé que sous certaines contraintes, que ce soit de temps, de nombre de sondes ou de type de bruit. La correction d'erreurs quantiques peut améliorer la précision atteignable des protocoles de métrologie en présence de bruit, et sa mise en œuvre fait l'objet de recherches actuelles.
Dans cet exposé, nous présenterons les concepts de base de la métrologie quantique à l'intention d'un large public de physiciens. Nous montrerons ensuite en détail comment les états GKP peuvent être utilisés en métrologie quantique, et en particulier comment des protocoles de stabilisation peuvent servir à la détection des deux déplacements de quadrature en s'approchant de la borne quantique de sensibilité. Enfin, nous proposerons un aperçu de l'avenir du domaine.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Baptiste Royer
Décodage des codes de Gottesman-Kitaev-Preskill multimodes avec des auxiliaires bruités
Afin de réaliser un calcul quantique tolérant aux fautes, nous faisons appel à des schémas de correction d'erreurs quantiques conçus pour protéger l'information logique du système contre la décohérence. Une façon prometteuse de préserver cette information consiste à utiliser l'encodage multimode de Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP), qui encode un seul qubit logique dans des oscillateurs harmoniques. Ce type d'encodage ajoute de la redondance dans le système physique en tirant parti de l'espace de Hilbert infiniment grand de plusieurs oscillateurs. Cette redondance peut servir à augmenter la distance entre les mots de code logiques, protégeant ainsi le qubit logique contre des erreurs plus importantes. Les protocoles usuels de correction des états GKP multimodes reposent sur des circuits de correction d'erreurs quantiques de type Steane. Les circuits de type Steane comprennent la préparation d'états auxiliaires, des opérations de compression à deux modes, des mesures et le décodage. Dans ce travail, nous nous concentrons sur la partie décodage de ces protocoles. Plus précisément, nous proposons un décodeur qui tient compte du bruit présent sur les états auxiliaires. Pour ce faire, nous suivons les corrélations entre les erreurs sur différents modes qui se propagent dans le circuit représentant le protocole de type Steane. Nous montrons que l'exploitation des corrélations entre le résultat de mesure et l'erreur réelle affectant l'état GKP multimode permet de réduire les erreurs de décodage. Globalement, pour chacun des codes GKP multimodes étudiés, nous pouvons augmenter la durée de vie d'au moins un ordre de grandeur, ce qui donne un calcul quantique plus robuste.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Stefanos Kourtis
Apprentissage par noyaux quantiques sans concentration dans le blocage de Rydberg
Les méthodes à noyaux quantiques (QKM) offrent un cadre attrayant pour l'apprentissage automatique sur les ordinateurs quantiques à court terme. Toutefois, les QKM souffrent génériquement d'une concentration exponentielle, qui exige un nombre exponentiel de mesures pour résoudre les valeurs du noyau, à l'exception des noyaux triviaux (c.-à-d. simulables classiquement). Nous proposons ici une QKM exempte de concentration exponentielle, mais qui demeure difficile à simuler classiquement. Notre QKM exploite la dynamique à N corps à faible brisure d'ergodicité dans le blocage de Rydberg de réseaux d'atomes neutres pilotés de manière cohérente. Nous démontrons les propriétés fondamentales de notre QKM en résolvant analytiquement un modèle jouet approximatif de la dynamique quantique qui la sous-tend, ainsi qu'au moyen de simulations numériques approfondies sur des jeux de données générés aléatoirement. Nous montrons en outre que le noyau proposé permet un apprentissage efficace sur des données réelles. La QKM proposée peut être mise en œuvre sur les ordinateurs quantiques à atomes neutres actuels.
Stagiaire postdoctoral, Université de Montréal
Directeur : Gilles Brassard
Restaurer la localité : la représentation de Heisenberg comme description séparable
Le réalisme local a fait l'objet de nombreuses discussions en physique moderne, en partie parce que nos théories physiques les plus profondes semblent se contredire quant à savoir si la réalité est locale. Selon la relativité générale, elle l'est, puisque des quantités physiques (perceptibles ou non) situées dans deux régions séparées par un intervalle de genre espace ne peuvent s'influencer mutuellement. Pourtant, en théorie quantique, on a traditionnellement pensé que le réalisme local ne peut tenir et que de tels effets se produisent. Cette divergence apparente entre les deux théories est résolue par la théorie quantique everettienne, comme l'ont d'abord démontré Deutsch et Hayden. Dans cet exposé, j'expliquerai comment le réalisme local est respecté en théorie quantique et passerai en revue les avancées de notre compréhension de la localité depuis les travaux de Deutsch et Hayden, y compris l'analyse plus générale de Raymond-Robichaud.
Professionnel, Polytechnique Montréal
Directeur : Denis Seletskiy
Façonneur d'impulsions non linéaire pour l'ingénierie spectro-temporelle de la lumière
Nous présentons une plateforme de façonnage d'impulsions non linéaire qui permet une ingénierie avancée de la dispersion et des effets non linéaires au-delà des limites de la modulation linéaire conventionnelle. En introduisant un nouveau degré de liberté — la dispersion fractionnaire — au sein d'un milieu non linéaire, nous explorons la dynamique des impulsions régie par l'équation de Schrödinger non linéaire fractionnaire. En nous appuyant sur ce concept et en y combinant l'apprentissage profond informé par la physique et une fibre hautement non linéaire, nous obtenons un contrôle de haute fidélité sur le façonnage spectro-temporel complexe de supercontinuums et d'états lumineux à quelques cycles. Ce façonneur d'impulsions non linéaire constitue un outil puissant pour la synthèse programmable de formes d'onde et ouvre de nouvelles voies pour la génération et le contrôle de lumière sur mesure en optique ultrarapide, en dynamique non linéaire et en photonique quantique.
Professeure, Université McGill
Chaînes de Kitaev de fermions et de bosons
Dans la première partie de l'exposé, je passerai en revue certains résultats récents sur le transport (shuttling) de fermions de Majorana le long de fils et sur les erreurs associées au désordre et au bruit. La seconde partie sera consacrée à la chaîne de Kitaev bosonique et à son étonnant lien avec la physique non hermitienne.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directrice : Eva Dupont-Ferrier
Lecture singulet-triplet de qubits de spin sur un dispositif CMOS fabriqué selon un procédé intégré de 300 mm
Étudiant à la maîtrise, Université McGill
Directeur : Kai Wang
Optimisation des états gaussiens pour la QKD à champs jumeaux
Nous étudions l'utilisation d'états comprimés déplacés dans un schéma de distribution quantique de clés de type champs jumeaux (twin-field). L'interaction entre la compression et le déplacement dans les états comprimés déplacés permet d'optimiser les erreurs dans deux bases complémentaires, contrairement à une seule base dans le cas des états cohérents. Nous constatons que, dans certaines circonstances particulières, les états cohérents comprimés surpassent les états cohérents ainsi que la superposition du vide et d'un photon unique.
Ces états peuvent être préparés de manière inconditionnelle et sont robustes aux pertes, ce qui pourrait ouvrir la voie à des schémas de distribution quantique de clés plus efficaces et à longue distance.
Étudiante à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Baptiste Royer
Contrôle bosonique et correction d'erreurs avec un qubit de contrôle fluxonium lourd
Les codes bosoniques de correction d'erreurs quantiques offrent une avenue économe en matériel pour la QEC, dans laquelle l'information est encodée dans l'espace des phases continu d'un seul oscillateur harmonique. L'oscillateur harmonique linéaire, réalisé par les modes micro-ondes d'une cavité supraconductrice, est contrôlé au moyen d'un qubit de contrôle supraconducteur non linéaire.
Les expériences de QEC bosonique sont limitées par les erreurs de basculement de bit (bit flip) du qubit de contrôle, ce qui entraîne de faibles durées de vie logiques de la cavité de stockage. Notre idée consiste à remplacer le transmon par un qubit fluxonium lourd doté d'une protection intrinsèque contre les basculements de bit. Avec cette architecture en tête, nous étudions les performances d'un ensemble universel de portes, jetant ainsi les bases d'un ordinateur quantique bosonique corrigé des erreurs.
Étudiant à la maîtrise, Université Concordia
Directeur : Abhijeet Alase
Le comportement d'équilibration des systèmes statistiques
Les nombreuses interprétations du principe entropique nous portent à croire qu'il existe une structure abstraite capable d'unifier les différents domaines où il apparaît. De la thermodynamique et de la mécanique statistique jusqu'à la théorie de l'information et l'apprentissage automatique, nous nous intéressons aux qualités et aux quantités communes, et à la façon dont nous pouvons utiliser des processus d'un domaine dans un autre. Grâce à cette unification, nous avons retrouvé les relations thermodynamiques bien connues à l'aide d'une simple simulation de dés, démontrant même au passage la deuxième loi de la thermodynamique. Nous présentons ensuite une application importante à l'apprentissage automatique, plus précisément à l'algorithme d'apprentissage des machines de Boltzmann restreintes. En utilisant des idées issues du cadre que nous avions formulé précédemment, nous avons pu recréer la transition de phase dans un système de spins décrit par le modèle d'Ising en faisant varier l'hyperparamètre lié à la température.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Max Hofheinz
Isolateur Josephson alimenté en courant continu
La réalisation d'amplificateurs et d'isolateurs cryogéniques à faible bruit à l'aide de circuits supraconducteurs micro-ondes est un domaine de recherche actif. La clé consiste à accorder le circuit sur un processus paramétrique précis afin de produire une amplification ou une conversion de fréquence (isolation). Nous présentons ici le projet en cours visant à concevoir un isolateur à l'aide de jonctions Josephson polarisées en tension dans une ligne de transmission supraconductrice.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directrice : Eva Dupont-Ferrier
Simulation 3D de l'impact d'un défaut de charge sur une boîte quantique FD-SOI industrielle de 28 nm
L'émergence de la cryoélectronique et des applications quantiques a montré que les expériences impliquant des boîtes quantiques sont très sensibles au désordre et à la variabilité. Cette sensibilité offre l'occasion de détecter et de classer les défauts, d'évaluer en détail la qualité des procédés et d'orienter l'amélioration de la robustesse. Nous explorons la simulation quantique 3D d'un dispositif industriel à boîte quantique FD-SOI, avec et sans défaut de charge.
Doctorant, Université McGill
Directrice : Tami Pereg-Barnea
Titre à venir
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directrice : Eva Dupont-Ferrier
Titre à venir
Doctorant, Université McGill
Directrice : Tami Pereg-Barnea
Exposants de Lyapunov dans les modèles non hermitiens désordonnés
L'origine topologique des états de peau dans les systèmes non hermitiens invariants par translation est établie depuis quelques années. Pourtant, une extension rigoureuse aux systèmes désordonnés demeurait insaisissable. Dans ce travail, nous développons un cadre topologique complet fondé sur l'exposant de Lyapunov pour des chaînes de Hatano-Nelson entièrement générales, avec des potentiels complexes désordonnés et des sauts entre plus proches voisins. Notre approche unifie la théorie de la localisation d'Anderson non hermitienne et l'amplification directionnelle topologiquement protégée, étendant ainsi la correspondance volume-bord à une vaste classe de systèmes non hermitiens unidimensionnels. Nos travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour le transport résilient au désordre dans les plateformes photoniques, optomécaniques et supraconductrices.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directrice : Eva Dupont-Ferrier
Technologie CMOS future pour la mise à l'échelle des processeurs quantiques
La mise à l'échelle demeure l'un des principaux défis de la réalisation d'un ordinateur quantique tolérant aux fautes. Une limitation clé découle de l'exigence que les qubits fonctionnent à des températures cryogéniques extrêmes, alors que leur électronique de contrôle et de lecture fonctionne à température ambiante. Cette contrainte a stimulé le développement de l'électronique CMOS cryogénique (Cryo-CMOS) pour le contrôle et la lecture des qubits, laquelle exige toutefois une caractérisation expérimentale poussée afin d'élaborer les modèles nécessaires à la conception des circuits. Parallèlement, la technologie CMOS continue de progresser : les dimensions des transistors diminuent et l'efficacité énergétique s'améliore. L'avènement des architectures à grille enveloppante (GAA, gate-all-around) marque une nouvelle ère pour la technologie CMOS, en offrant un confinement suffisant dans le canal pour former des boîtes quantiques définies par grilles à des températures cryogéniques, première étape vers la réalisation de qubits de spin. Cela ouvre la perspective d'intégrer les processeurs quantiques et leurs circuits de contrôle et de lecture sur une même puce à l'aide d'une plateforme CMOS unifiée, ce qui pourrait lever le goulot d'étranglement de la mise à l'échelle inhérent aux architectures actuelles.
Stagiaire, Université McGill
Directeur : Michael Hilke
Réorientation thermique et signatures Raman du graphène bicouche marqué isotopiquement
Le graphène, un matériau bidimensionnel composé d'atomes de carbone disposés en un réseau en nid d'abeilles monocouche, présente des propriétés électroniques et mécaniques exceptionnelles. Dans cette étude, nous fabriquons du graphène bicouche torsadé avec différents isotopes du carbone (¹²C et ¹³C) par dépôt chimique en phase vapeur (CVD). L'utilisation de couches isotopiquement distinctes permet une identification claire par spectroscopie Raman. Lors du recuit du graphène empilé de 21 °C à 250 °C, nous observons un changement irréversible de l'orientation entre les couches. Une augmentation de l'intensité relative du pic 2D′ central (3190 cm⁻¹) dans la même région échantillonnée suggère un couplage intercouche accru et une réorientation vers l'empilement de Bernal (AB). Ces résultats démontrent comment un traitement thermique peut servir à ajuster la configuration d'empilement du graphène bicouche.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directrice : Eva Dupont-Ferrier
Quantification des pertes liées aux matériaux dans les qubits supraconducteurs à l'aide de résonateurs micro-ondes
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Baptiste Royer
Titre à venir
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Baptiste Royer
Préparation d'états magiques GKP au moyen d'une interaction de Kerr
La distillation et l'injection d'états magiques constituent une stratégie prometteuse vers le calcul quantique universel tolérant aux fautes, en particulier dans les architectures fondées sur les codes bosoniques de Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP), où les portes non-Clifford demeurent difficiles à mettre en œuvre. Nous abordons ici la préparation d'états magiques GKP en étudiant une opération unitaire non gaussienne induite par une interaction de Kerr, qui réalise une porte logique √H_L pour les codes GKP carrés. Cette porte ne fait pas intervenir directement de qubit auxiliaire et est compatible avec les contraintes d'énergie finie sur le code. La fidélité peut être encore améliorée à l'aide du protocole de correction d'erreurs small-Big-small (SBS) et de la postsélection, ce qui rend le schéma robuste face à un événement de perte d'un seul photon. Nous proposons enfin une mise en œuvre en électrodynamique quantique en circuit (circuit QED) pour réaliser l'interaction de Kerr.
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Mathieu Juan
Vers une transduction quantique efficace : optimisation du couplage magnétique dans un système magnéto-opto-mécanique
Une des façons d'arriver à bâtir un réseau quantique est en connectant, avec des fibres optiques, différents ordinateurs quantiques entre eux. Pour que le signal utilisé dans le frigo à dilution survive au voyage extérieur, il faut pouvoir changer son régime de fréquence ; principe appelé la transduction. Pour ce faire, un dispositif constitué d'un cantilever (système mécanique) portant un aimant (système magnétique) interagissant avec une boucle SQUID supraconductrice (système optique) est une première étape pour y arriver. Il faut ensuite pouvoir mesurer une signature mécanique de ce système, ce qui se révèle plus complexe. Le but de ce projet est d'explorer plusieurs paramètres d'optimisation pour rendre une lecture mécanique possible, que ce soit en contrôlant la distance entre l'aimant et la boucle, la taille et position de l'aimant, ou en contrôlant la nature même de l'aimant. Ces possibles optimisations constituent une étape clé vers la mise au point d’un transducteur efficace pour la communication quantique.
Doctorant, Université McGill
Directeur : Hong Guo
Effets du désordre d'alliage et de l'ordre partiel sur le paramètre de courbure et la résistivité des semiconducteurs CdZnTe
Le Cd1–xZnxTe (CZT) est un semiconducteur important pour les applications en détection de rayonnement. À mesure que différentes concentrations de Zn, x, sont alliées au cristal de CdTe, la bande interdite du CZT varie avec x, ce qui peut être décrit par un paramètre de courbure (bowing) b indépendant de x. Pour les alliages CZT, toutefois, le b mesuré semble couvrir toute une gamme de valeurs, de très faibles à proches de l'unité, selon les échantillons de CZT fabriqués par différentes méthodes, dans différentes conditions expérimentales et dans différents laboratoires. Une variation aussi importante reflète fort probablement les détails microscopiques des structures atomiques du CZT. Dans ce travail, nous avons étudié théoriquement l'effet des arrangements atomiques du CZT sur le paramètre de courbure par modélisation ab initio et constaté que la grande variation du paramètre de courbure pourrait provenir de distributions atomiques inégales dans des configurations partiellement ordonnées. De telles configurations représentent des états intermédiaires entre des structures d'alliage entièrement désordonnées et entièrement ordonnées. En particulier, une distribution de Zn complètement aléatoire donne lieu à de faibles paramètres de courbure, tandis que les structures partiellement ordonnées tendent à produire une courbure beaucoup plus élevée. En comparant des modèles d'interface ZnTe/CdTe à des modèles complètement désordonnés, ce travail apporte un éclairage précieux sur la relation entre les arrangements atomiques, l'inhomogénéité à l'échelle atomique et les propriétés électroniques du CZT. Enfin, les résistivités limitées par le désordre des modèles d'alliage CZT sont calculées et comparées.
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Mathieu Juan
Titre à venir
Doctorant, Université McGill
Directeur : Bill Coish
Estimation multiparamétrique pour les qubits de spin avec amplification de l'information
Des protocoles efficaces d'estimation des paramètres hamiltoniens sont nécessaires pour calibrer les qubits de spin dans les dispositifs à boîtes quantiques semiconductrices. Par exemple, deux paramètres (l'intensité de l'interaction d'échange et un gradient de champ d'Overhauser) doivent être estimés avant d'effectuer une porte à deux qubits sur des qubits de Loss-DiVincenzo (spin ½) afin d'obtenir de bonnes performances. Pour les qubits de spin de trou, la détermination des éléments du tenseur g constitue un autre problème pertinent d'estimation multiparamétrique. Nous construisons et analysons un protocole d'amplification de l'information applicable aux problèmes généraux d'estimation multiparamétrique. Les stratégies sans amplification reposent sur des préparations, des évolutions libres et des mesures successives pour estimer, par exemple, l'échange et le gradient d'Overhauser. Nous considérons plutôt un protocole faisant intervenir une séquence d'opérations unitaires entrelacées qui amplifie l'information sur les paramètres à estimer, en analogie directe avec la spectroscopie du bruit, où des composantes de Fourier précises de la densité spectrale du bruit peuvent être amplifiées par une séquence d'impulsions π. Une comparaison de l'entropie (incertitude sur les paramètres) obtenue avec les protocoles avec et sans amplification est présentée à la figure 1. L'entropie est préférée à la variance comme mesure de l'incertitude lorsque les distributions de probabilité associées sont multimodales.
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directrice : Eva Dupont-Ferrier
Caractérisation et modélisation d'inductances supraconductrices spirales et linéaires
La réflectométrie radiofréquence est une technique de lecture rapide, sensible et multiplexable pour les qubits de spin. Elle repose sur des circuits résonants LC dont les performances dépendent fortement d'une adaptation d'impédance précise et du contrôle de la fréquence de résonance. Cette affiche présente la caractérisation d'inductances supraconductrices spirales et linéaires ainsi que l'élaboration d'un modèle reliant leur inductance à leurs paramètres géométriques. Des modes de résonance d'ordre supérieur ont également été observés, ce qui offre des perspectives prometteuses pour optimiser l'adaptation d'impédance des circuits de mesure à haute fréquence sur une large bande passante.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Baptiste Royer
Estimation quantique multiparamétrique efficace par apprentissage par renforcement
La théorie de l'estimation quantique de paramètres vise à évaluer les limites fondamentales de précision de la mesure de paramètres inconnus caractérisant des systèmes quantiques, et à trouver des stratégies pratiques pour les atteindre. L'estimation quantique d'un seul paramètre a été étudiée intensivement et a servi à concevoir des stratégies améliorées par effets quantiques pour mesurer divers paramètres physiques. Dans bien des situations, cependant, il faut estimer plusieurs paramètres inconnus sans disposer d'un modèle fiable du système ni d'un bon mécanisme de sondage. Nous proposons de recourir à l'apprentissage automatique pour contourner ces limitations.
Doctorant, Université McGill
Directrice : Tami Pereg-Barnea
Apprendre des ombres pour prédire les corrélations de l'état fondamental quantique
Nous présentons un schéma variationnel inspiré de la tomographie par ombres classiques pour calculer les corrélations de l'état fondamental d'hamiltoniens de spins quantiques. La tomographie par ombres permet de reconstruire efficacement les valeurs moyennes d'observables arbitraires à partir d'un ensemble de mesures répétées et aléatoires, appelées instantanés (snapshots), effectuées sur des copies de l'état. Cette prescription permet d'inférer les valeurs moyennes d'observables locales à l'aide d'un nombre d'instantanés qui croît de façon polynomiale avec la taille du système lorsque les mesures sont effectuées dans des bases localement aléatoires. À l'inverse, un ensemble d'instantanés peut être considéré comme une représentation efficace de l'état, en particulier pour estimer des observables de faible poids, comme les termes d'un hamiltonien local nécessaires à l'estimation de l'énergie. Dans cet esprit, nous considérons un schéma variationnel dans lequel un ensemble d'instantanés paramétrés sert à représenter l'état fondamental présumé d'un hamiltonien de spins local donné et est optimisé pour abaisser l'énergie par rapport à celui-ci. Des contraintes supplémentaires sous forme de positivité des matrices densité réduites, inspirées de travaux en chimie quantique, sont employées pour assurer la compatibilité des corrélations prédites avec l'espace de Hilbert sous-jacent. Contrairement aux approches fondées sur les matrices densité réduites, l'apprentissage de la distribution sous-jacente des résultats de mesure permet d'accéder à des corrélations au-delà de celles de la matrice densité contrainte. Nous montrons, à l'aide de résultats numériques, que la méthode variationnelle proposée peut être parallélisée, est efficacement simulable et fournit une description plus complète de l'état fondamental.
Stagiaire, Université de Sherbrooke
Directeur : Stefanos Kourtis
FermiReg : une méthode de régression en développement fondée sur des noyaux fermioniques
Nous présentons FermiReg, une approche de régression ancrée dans la physique des fermions libres et mise en œuvre au moyen de noyaux fondés sur les matchgates. Cette méthode, actuellement en développement actif, tire parti de la simulabilité classique efficace des circuits de matchgates pour explorer des plongements (feature maps) fermioniques comme solution de rechange aux noyaux de circuits quantiques paramétrés (PQC). Nous évaluons FermiReg sur des fonctions de test analytiques et sur des bancs d'essai de régression standard (California Housing, Diabetes, Air Quality). Bien qu'elle n'en soit qu'à ses débuts, la méthode donne des résultats encourageants, atteignant une précision compétitive tout en évitant l'effondrement des prédictions souvent observé avec les noyaux PQC. Ces résultats préliminaires suggèrent que les noyaux fermioniques constituent une avenue prometteuse et évolutive pour l'apprentissage automatique inspiré du quantique. Les développements futurs porteront sur de meilleurs encodages des données, des ansätze plus riches et des tâches de régression multivariée.
Doctorant, Université de Sherbrooke
Directeur : Mathieu Juan
Contrôle par aimant vectoriel pour la magnonique sur puce
Stagiaire postdoctoral, Université McGill
Directrice : Tami Pereg-Barnea
Les défauts nanométriques comme sondes de la brisure de la symétrie par renversement du temps
Les défauts à l'échelle nanométrique, comme les centres azote-lacune (NV), servent de sondes très sensibles et non invasives des champs électromagnétiques et de leurs fluctuations dans les matériaux, permettant une caractérisation détaillée des phénomènes physiques sous-jacents. Nous examinons ici comment les centres NV peuvent être utilisés pour sonder la brisure de la symétrie par renversement du temps (TRSB) dans les conducteurs de basse dimension. Plus précisément, nous montrons que la différence entre les taux de relaxation Γ_+ẑ et Γ_-ẑ des centres NV initialisés respectivement dans les états de spin mₛ = +1 et mₛ = −1, et relaxant vers l'état fondamental mₛ = 0, fournit une sonde directe de la TRSB. Cet effet découle d'une asymétrie dans les spectres de fluctuation des champs électromagnétiques à polarisation circulaire gauche et droite générés par le matériau. Plus précisément encore, la différence entre les taux de relaxation est proportionnelle à la partie imaginaire de la conductivité de Hall dépendante du vecteur d'onde, Im[σ_xy(q, ω)], et offre donc un moyen de déterminer la viscosité de Hall. Cela permet à son tour de distinguer des états candidats de l'effet Hall quantique fractionnaire et d'éclairer le moment angulaire d'appariement des supraconducteurs à TRSB.
Doctorant, Polytechnique Montréal
Directeur : Nicolas Quesada
Simulation efficace de l'échantillonnage de bosons gaussien
Simulation de l'échantillonnage de bosons gaussien sur divers matériels, des ordinateurs portables jusqu'à plusieurs GPU.
Étudiant à la maîtrise, Université de Sherbrooke
Directeur : Max Hofheinz
Systèmes à deux niveaux dans les résonateurs supraconducteurs en NbN
Les résonateurs micro-ondes supraconducteurs à facteur de qualité élevé sont essentiels à l'informatique quantique supraconductrice et à d'autres dispositifs quantiques supraconducteurs. En régime de faible puissance, les pertes induites par la présence de systèmes à deux niveaux (TLS) sont les plus importantes. Cette étude vise à mieux comprendre les effets des TLS dans les résonateurs supraconducteurs à guide d'ondes coplanaire en combinant des simulations électromagnétiques et des mesures cryogéniques.