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Members
Date
June 11, 2021 7:45 AM
-
June 14, 2021 3:00 PM
Lieu de l'événement
Événement en ligne
Mot d'ouverture
Pr Mathieu Juan, Institut quantique - Université de Sherbrooke
Optomécanique avec une cavité non linéaire
Pr Stefanos Kourtis, Institut quantique - Université de Sherbrooke
Calculs classiques et quantiques sous forme de réseaux de tenseurs
Pause
Événement organisé en collaboration avec le RQMP et animée par Mme Chloé Freslon, Fondatrice de URelles
Falisha Karpati, Ph.D.
Penser différemment ensemble : renforcer la recherche et l'innovation en valorisant la diversité cognitive
Louis-Philippe Lamoureux (Diapositives / Présentation)
Thierry Debuisschert, Thales - France (reporté au lundi à 13 h 15)
Mot de clôture de la journée
Mot d'ouverture de la journée
Thierry Debuisschert, Thales - France
Professeure Tami Pereg-Barnea, Université McGill
Topologie dynamique – conductance quantifiée et fermions de Majorana dans des fils
Professeur Philippe St-Jean, Université de Montréal
Physique topologique avec la lumière et la matière : nouveaux horizons
Pause
Louis Gaudreau, Conseil national de recherches Canada (Ottawa)
Distribution d'intrication par conversion cohérente photon-spin dans des circuits de boîtes quantiques semiconductrices
Philippe Lamontagne, Conseil national de recherches Canada (Montréal)
Impossibilité en boîte noire dans le modèle d'état quantique de référence commun
Olivier Gagnon-Gordillo, responsable de Québec quantique
Présentation de l'écosystème quantique québécois
Institut quantique - Université de Sherbrooke
Calculs classiques et quantiques sous forme de réseaux de tenseurs
Les réseaux de tenseurs sont des structures de données d'algèbre multilinéaire qui trouvent des applications dans divers domaines scientifiques, de la physique quantique à N corps à l'intelligence artificielle. Je présenterai les réseaux de tenseurs et montrerai comment ils peuvent servir à représenter des calculs classiques et quantiques. Je motiverai ensuite des algorithmes de réseaux de tenseurs qui effectuent ou simulent des calculs en pratique et démontrerai leur performance sur des bancs d'essai d'intérêt actuel, comme le comptage de modèles et la simulation de circuits quantiques. Je conclurai par un aperçu des travaux en cours et des perspectives d'avenir.
Institut quantique - Université de Sherbrooke
Optomécanique avec une cavité non linéaire
La possibilité d'exploiter des oscillateurs mécaniques massifs près du régime quantique, ou dans celui-ci, est devenue centrale en sciences fondamentales. LIGO en est un excellent exemple : des états quantiques de la lumière y sont maintenant utilisés pour améliorer encore la sensibilité. Concrètement, l'optomécanique repose sur l'utilisation de photons pour contrôler le mouvement mécanique d'un résonateur, ce qui ouvre la voie à des états quantiques d'objets massifs et au développement de capteurs quantiques. Afin d'améliorer ce contrôle, de nombreuses approches ont été explorées, certaines plus complexes que d'autres. En particulier, pour refroidir le mouvement mécanique, on peut utiliser une cavité afin de réaliser un refroidissement par bande latérale. En général, on privilégie les cavités linéaires, qui permettent un grand nombre de photons et donc un refroidissement plus fort. Je montrerai que, de façon surprenante, des cavités non linéaires peuvent être utilisées pour obtenir un refroidissement très efficace à faible puissance. En effet, même dans la limite de mauvaise cavité, nous avons pu refroidir un résonateur mécanique de 4000 phonons thermiques jusqu'à 11 phonons. Actuellement limitée par le bruit de flux, cette approche ouvre des perspectives prometteuses pour atteindre le contrôle quantique de résonateurs massifs, une voie pour étudier des questions fondamentales.
Université McGill
Topologie dynamique – conductance quantifiée et fermions de Majorana dans des fils
Cet exposé abordera la question des systèmes topologiques hors équilibre. Bien que de nombreux matériaux et dispositifs produits aujourd'hui en laboratoire soient topologiques à l'équilibre, il est souhaitable de disposer d'un bouton de réglage permettant d'ajuster ou d'induire des propriétés topologiques. Par exemple, si nous pouvions transformer dynamiquement un supraconducteur en supraconducteur topologique, nous pourrions créer les fermions de Majorana tant recherchés, qui sont des blocs de construction potentiels de bits quantiques.
Dans ce contexte, nous explorerons la possibilité de perturber des systèmes quantiques à l'aide de champs périodiques dans le temps (c.-à-d. un rayonnement) et utiliserons la théorie de Floquet pour caractériser les états forcés. Nous constatons que, dans les systèmes topologiques, au-delà de la séparation attendue du spectre en bandes latérales, un changement de topologie peut survenir. Dans le cas d'un supraconducteur topologique, le système forcé peut développer de nouveaux modes de Majorana qui n'existent pas à l'équilibre et qui peuvent être échangés sur un seul fil. Un protocole d'échange de fermions de Majorana sera présenté.
Université de Montréal
Physique topologique avec la lumière et la matière : nouveaux horizons
La topologie est une branche des mathématiques qui s'intéresse aux propriétés géométriques invariantes par déformation continue, par exemple le nombre de trous d'un objet. Au début des années 1980, on a démontré que des propriétés topologiques semblables peuvent être définies pour des solides présentant des éléments de symétrie appropriés. La découverte de ces phases topologiques de la matière a profondément marqué notre compréhension de la matière condensée, son influence allant d'une meilleure explication de l'universalité des plateaux de conductivité dans l'effet Hall quantique jusqu'au développement de nouvelles plateformes pour le calcul quantique tolérant aux fautes[i]. À la fin des années 2000, Duncan Haldane (colauréat du prix Nobel de physique pour la découverte des phases topologiques de la matière) a démontré que cette physique topologique n'est pas limitée à la matière condensée, mais qu'elle peut aussi émerger dans des systèmes artificiels comme les cristaux photoniques grâce à une ingénierie minutieuse de leurs propriétés de symétrie[ii]. Depuis, ces plateformes photoniques se sont révélées une ressource remarquable pour pousser l'exploration de la matière topologique au-delà de ce qui est physiquement accessible à l'état solide, menant à l'émergence d'un domaine en plein essor appelé photonique topologique[iii].
Dans cette présentation, je décrirai des travaux expérimentaux récents fondés sur les excitons-polaritons, une quasiparticule hybride lumière-matière, qui ont ouvert de nouveaux horizons en photonique topologique[iv]. Les principaux avantages des systèmes polaritoniques découlent de leur double nature : leur partie photonique permet de façonner des propriétés topologiques bien définies dans des réseaux de microcavités couplées et les rend intrinsèquement non hermitiens ; d'autre part, leur partie matérielle donne lieu à une forte non-linéarité de type Kerr et à l'effet laser[v]. J'aborderai ensuite plus en détail des travaux récents dans lesquels nous avons tiré parti de ces atouts pour extraire expérimentalement des invariants topologiques – une quantité fondamentale en topologie – dans un analogue polaritonique du graphène[vi]. Fait important, cela nous a permis de sonder directement la transition de phase topologique qui survient dans un réseau soumis à une contrainte critique – c'est-à-dire où les cônes de Dirac ont fusionné –, une condition impossible à atteindre à l'état solide. Je conclurai cette présentation en expliquant comment la protection topologique peut constituer un atout puissant pour générer et stabiliser des états quantiques à N corps de la lumière et de la matière. De tels objets quantiques mésoscopiques sont très recherchés, car ils offriraient un terrain de jeu élargi pour la simulation quantique, les applications de détection ou la génération d'états exotiques de la lumière, comme des états intriqués à N corps[vii].
[i] M. Z. Hasan and C. L. Kane. Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010)
[ii] F. D. M. Haldane and S. Raghu. Phys. Rev. Lett. 100, 013904 (2008)
[iii] T. Ozawa et al. Rev. Mod. Phys. 91, 015006 (2019)
[iv] D. D. Solnyshkov, G. Malpuech, P. St-Jean et al. Opt. Mat. Express 11, 1119 (2021)
[v] I. Carusotto and C. Ciuti. Rev. Mod. Phys. 85, 299 (2013)
[vi] P. St-Jean et al. Phys. Rev. Lett. 126, 127403 (2021)
[vii] P. Lodahl et al. Nature 541, 473 (2017)
Penser différemment ensemble : renforcer la recherche et l'innovation en valorisant la diversité cognitive
Cette conférence portera sur :
Biographie
Falisha Karpati, Ph. D., est une neuroscientifique devenue consultante en inclusion. Son travail consiste à utiliser les neurosciences pour bâtir des milieux inclusifs au sein d'organisations universitaires, de recherche et scientifiques. Son approche de l'inclusion est axée sur l'interconnexion des diversités cognitive, démographique et expérientielle. Avant de lancer sa pratique de consultation, elle a travaillé comme conseillère en formation et en équité pour l'initiative Cerveaux en santé, vies en santé (Healthy Brains, Healthy Lives) de l'Université McGill.
Directeur, Physique quantique appliquée
Thales Research & Technology
Chercheur
Conseil national de recherches Canada (Ottawa)
Dans cet exposé, je présenterai le schéma de distribution d'intrication à longue distance que nous proposons, qui vise à surmonter des limites fondamentales des schémas optiques actuels. En utilisant des boîtes quantiques semiconductrices à bande interdite directe, on peut tirer parti d'avantages en matière d'efficacité et d'annonce (heralding) grâce à la conversion photon-spin. Pour cette raison, des matériaux comme le GaAs sont supérieurs au Si dans ce type d'applications. Je passerai en revue les schémas actuels de transfert de qubits photoniques encodés en polarisation ou en intervalles temporels (time-bin) vers des qubits de spin électronique et décrirai des adaptations permettant d'employer des trous lourds, qui présentent plusieurs propriétés attrayantes, dont l'ajustabilité du facteur g. Enfin, je présenterai des résultats préliminaires sur des dispositifs à boîtes quantiques utilisant des hétérostructures de van der Waals, qui offrent plusieurs avantages potentiels, comme des énergies de confinement plus élevées grâce à leur géométrie d'épaisseur atomique, une combinaison plus facile avec différents substrats et la possibilité d'encoder de l'information dans leur degré de liberté de vallée.
Biographie
Louis Gaudreau a étudié la physique à l'Université de Sherbrooke, puis a fait une maîtrise et un doctorat en cosupervision avec Andrew Sachrajda au CNRC et Alexandre Blais à Sherbrooke. Pendant ses études supérieures, Louis a étudié les boîtes quantiques électrostatiques et a réalisé pour la première fois un système de triple boîte quantique couplée, ce qui a mené à l'étude du premier qubit à échange seul (exchange-only). Durant cette période, il a été invité à réaliser des expériences sur les boîtes quantiques au sein du groupe de Stefan Ludwig à la LMU de Munich. Après son doctorat, Louis a changé de domaine et a étudié les interactions lumière-matière en combinant des émetteurs quantiques et du graphène pour créer différents systèmes hybrides. Ces expériences ont été réalisées pendant son stage postdoctoral à l'ICFO de Barcelone, dans le groupe de nano-optoélectronique de Frank Koppens, où il a obtenu la prestigieuse bourse Marie-Curie. Enfin, depuis 2015, Louis travaille comme agent de recherche au CNRC, où il étudie différentes technologies liées à l'information quantique.
Chercheur
Conseil national de recherches Canada (Montréal)
Impossibilité en boîte noire dans le modèle d'état quantique de référence commun
Nous explorons la puissance cryptographique conférée par des ressources physiques partagées arbitraires. Nous introduisons le modèle d'état quantique de référence commun (Common Reference Quantum State, CRQS), dans lequel les parties impliquées partagent un nouvel état intriqué au début de chaque exécution du protocole. Ce modèle est une généralisation naturelle du modèle bien connu de chaîne de référence commune (Common Reference String, CRS), mais semble plus puissant. Dans le cadre à deux parties, un CRQS peut parfois présenter des propriétés associées à un oracle aléatoire interrogé une seule fois. Nous formalisons cette notion sous le nom d'oracle aléatoire faible à usage unique (Weak One-Time Random Oracle, W1TRO), où nous exigeons seulement que la sortie présente un certain caractère aléatoire lorsqu'elle est conditionnée par l'entrée, ce qui demeure hors de portée du modèle CRQS. Nous prouvons que la sécurité d'un W1TRO ne peut être réduite en boîte noire à aucune hypothèse pouvant être formulée comme un jeu cryptographique. Notre résultat d'impossibilité emploie le paradigme de simulation formalisé par Wichs (ITCS ’13) et a des implications pour d'autres tâches cryptographiques.
- Il n'existe aucune implémentation universelle de la transformation de Fiat-Shamir dont la sécurité puisse être réduite en boîte noire à une hypothèse de jeu cryptographique. Cela étend le résultat d'impossibilité de Bitansky et al. (TCC ’13) au modèle CRQS.
- Nous imposons de sévères limites aux constructions d'éclair quantique (quantum lightning ; Zhandry, Eurocrypt ’19). Si un schéma permet de combiner les numéros de série de n états d'éclair (de longueur m telle que n > m) de façon que le résultat possède de l'entropie, alors il implique un W1TRO et ne peut donc pas être réduit en boîte noire à une hypothèse de jeu cryptographique.
Gestionnaire de produit principal
Aspen Technology
Biographie
Physicien quantique établi à Montréal, gestionnaire de produit principal et développeur full stack possédant une solide expérience dans la création de produits matériels et logiciels primés. Actuellement gestionnaire de produit principal chez Aspen Technology, responsable de la connectivité et de l'inférence d'IA en périphérie (Edge). Avant Aspen Technology, j'ai travaillé chez Machine-To-Machine Intelligence (M2Mi), un chef de file de la sécurité et de la gestion de l'IdO situé au centre de recherche Ames de la NASA, au cœur de la Silicon Valley.
Avant M2Mi, a fondé SQR Technologies, une jeune entreprise belge de sécurité matérielle fondée sur le quantique, pionnière de la génération distribuée de clés quantiques, acquise par IDQ (Suisse). Titulaire d'un doctorat en physique (cryptographie quantique) de l'Université de Bruxelles. Ses intérêts de recherche comprennent le clonage quantique, la cryptographie quantique expérimentale, la réduction du bruit quantique et la génération quantique de nombres aléatoires.