Introduction à l'informatique quantique

  • UE Electif
  • Génie Mécanique

Semestre : 6

Responsable(s) du contenu pédagogique
  • Eddie SMIGIEL
  • Nicolas SERRES
Total coefficients : 2
Total heures : 24 (24 TD)
Total heures travail personnel : 28

Prérequis

Algèbre linéaire, nombres complexes, produit scalaire ;
Représentation des nombres en binaire.


Objectif

Définir un système quantique à 2 états ;
Décrire les portes quantiques élémentaires à 1, 2 et 3 qubits ;
Déterminer l’état d’un système à n qubits par application du produit tensoriel ;
Manipuler un système à n états sur la plateforme Qiskit ;
Décrire l’algorithme de Grover.


Compétences attendues

Axe A1 : CONNAISSANCES ET COMPRÉHENSION
Capacité à mettre en place un raisonnement scientifique rigoureux. Capacité à mobiliser les ressources d'un large champ de sciences fondamentales.
- Connaître et expliquer les concepts théoriques relatifs à un large champ de sciences fondamentales
- Formaliser un problème à l'aide d'outils analytiques ou numériques
- Être capable de résoudre un problème scientifique à l'aide de méthodes analytiques ou numériques

Axe A3 : CONCEPTION TECHNIQUE
Capacité à mobiliser ou à développer des nouvelles méthodes de conception afin de concevoir des produits, des processus et des systèmes en tenant compte des dernières avancées techniques dans le domaine tout en prenant en compte les enjeux environnementaux et énergétiques.
- Réaliser et interpréter des simulations

Axe A4 : PRATIQUE DE L’INGÉNIERIE
Aptitude à consulter et appliquer les codes de bonnes pratiques, sur la base d'études scientifiques et techniques, piloter et mettre en œuvre de manière structurée un projet ou un processus en organisant le travail des collaborateurs de l'entreprises dans le respect de la réglementation en matière de sécurité et dans le respect des valeurs sociétales et éthiques.
- Mener une réalisation conformément aux besoins exprimés


Programme

Introduction aux aspects physiques associés à un qubit ;
Polarisation du photon, protocole BB84 ;
Introduction à la librairie Qiskit ;
Représentation vectorielle d'un qubit ;
Portes quantiques à un seul qubit (X, Y, Z, H) ;
Bombes de Elitzur - Weidmann ;
Portes quantiques à plusieurs qubits (CNOT, CCNOT) ;
Représentation vectorielle d'un système à n qubits, produit tensoriel ;
Intrication quantique ;
Téléportation quantique ;
Algorithme de Deutsch Jozsa et algorithme de Grover.


Contraintes pédagogiques - Méthodes pédagogiques

Les séances, en présentiel, alternent les aspects théoriques et les implémentations dans la librairie Qiskit.


Contraintes pédagogiques - Moyens spécifiques

Les étudiants sont encouragés à utiliser leur propre machine avec la librairie Qiskit installée.


Mode d'évaluation

Un contrôle écrit final sur les aspects théoriques et une partie programmation.


Bibliographie

N. David Mermin: Quantum Computer Science, an introduction. Cambridge University Press
Nielsen and Chuang: Quantum Computation and Information. Cambridge University Press



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