Conférence "Comprendre l'informatique quantique"

Le mardi 10 octobre, de 12h30 à 14h30, dans la Salle Larrañeta de l'École Technique Supérieure d'Ingénierie de l'Université de Séville, Prof. Dr. Abbas Omar, professeur émérite à l'Université Otto von Guericke de Magdeburg (Allemagne) donnera la conférence suivante organisée dans le cadre du programme doctoral en Ingénierie Automatique, Electronique et Télécommunications : "Understanding Quantum Computing".

Résumé : Les ordinateurs classiques sont basés sur le codage binaire des données numériques. Les codes binaires sont traités en appliquant l'algèbre booléenne à l'aide de circuits électriques numériques appelés portes logiques. Ces derniers sont des configurations simples de transistors et d'autres éléments de circuit (résistances, condensateurs, etc.). Le fonctionnement des portes logiques est régi par la théorie des circuits, qui est une forme simplifiée de l'électromagnétique classique. Dans les années soixante du siècle dernier, une observation a été faite, aujourd'hui connue sous le nom de « loi de Maure ». Il prévoit un doublement du nombre de composants (principalement des transistors) dans un circuit intégré tous les deux ans. Sur cette base, la taille des transistors à l'échelle moléculaire a été prédite (les transistors de pointe peuvent être aussi petits que quelques atomes), ce qui doit conduire à invalider la théorie des circuits en tant qu'outil mathématique pour décrire les performances des portes logiques. . Cela a motivé un certain nombre de scientifiques au début des années 80 du siècle dernier à réfléchir à la possibilité de remplacer ces éléments constitutifs de l'informatique classique par ce que l'on appelle les portes quantiques. Le fonctionnement de cette dernière est entièrement régi par les lois de la Mécanique Quantique. Les ordinateurs dont les éléments constitutifs sont des portes quantiques sont appelés ordinateurs quantiques. Comme les lois classiques (de la mécanique ou de l’électromagnétisme) constituent un cas limite des lois quantiques plus complètes, il est devenu évident que les ordinateurs quantiques peuvent mettre en œuvre des algorithmes qui ne sont pas disponibles dans leurs homologues classiques. Cela a encouragé les scientifiques à développer de tels algorithmes et des installations de recherche et développement pour trouver et construire des réalisations matérielles correspondantes. Les exemples frappants sont le matériel développé par IBM et Google. La plupart des approches utilisées pour expliquer l’informatique quantique s’appuient sur les concepts hautement académiques de la mécanique quantique. Les terminologies utilisées ne sont pas facilement compréhensibles par la majorité du public intéressé, qui n'a que des connaissances générales sur le sujet. Dans certains cas, on a l’impression exagérée que cette « chose magique » est capable de résoudre tous les problèmes informatiques beaucoup plus efficacement et beaucoup plus rapidement que l’ordinateur classique. Dans cet exposé, seuls des outils et des terminologies mathématiques de niveau universitaire sont utilisés pour expliquer les concepts qui sous-tendent l'informatique quantique et les fonctions du matériel correspondant : l'ordinateur quantique. Les principales différences entre la mécanique classique et la mécanique quantique seront passées en revue de manière concise. Il est démontré que les variables dynamiques quantiques telles que la position et l'impulsion dans les systèmes mécaniques ainsi que la tension et le courant dans les circuits électriques se comportent comme des signaux aléatoires plutôt que déterministes, dont les attributs peuvent être utilisés pour transporter des informations. Il sera également démontré que ces signaux aléatoires peuvent être stockés et traités dans ce que l'on appelle des Qubits. Ces derniers sont le pendant quantique des Bits classiques. La réalisation matérielle des qubits sous forme de circuits supraconducteurs – les Transmons – sera expliquée. D'autres réalisations de qubits, telles que les ions piégés et les points quantiques, ne seront pas prises en compte. En raison de l’impossibilité d’isoler complètement les systèmes dynamiques de leur environnement, le bruit thermique et les variables dynamiques quantiques, tous deux des signaux aléatoires, interagissent ensemble. Contrairement aux signaux déterministes, le bruit Université de Séville Département de Théorie du Signal et Communications École Technique Supérieure d'Ingénierie Camino de los discoveries s/n 41092 Séville ESPAGNE Tél. : +34 954 487 334 e-mail : mjmadero@us.es département .us La corruption .es/dtsc a une forme différente dans ce cas. Cela détériore un attribut statistique essentiel des variables dynamiques quantiques en interaction, connu sous le nom de cohérence. Cette dernière est une sorte de « mémoire », qui permet à différentes variables de la dynamique quantique de se « mémoriser » les unes les autres. L’utilisation de systèmes quantiques pour l’encodage et le traitement de l’information nécessite donc de refroidir les systèmes très près du zéro absolu (0°K) afin de réduire l’impact du bruit sur la cohérence. Les erreurs de codage et de traitement dues à des cohérences détériorées peuvent également nécessiter l'utilisation de techniques de correction d'erreurs similaires à celles connues dans le codage de canal. Bref CV de l'orateur ( https://www.hf.ovgu.de/Team/Emeriti/Abbas+Omar.html ) : Abbas Omar a obtenu le B.Sc., M.Sc. et Doktor-Ing. diplômes en génie électrique en 1978, 1982 et 1986, respectivement. Il est professeur de génie électrique depuis 1990 et directeur de la chaire d'ingénierie des micro-ondes et des communications à l'Université de Magdebourg, en Allemagne, de 1998 jusqu'à sa retraite en 2020. Il a rejoint le Petroleum Institute d'Abu Dhabi en tant que professeur émérite en 2012 et 2013. en tant qu'organisateur des activités de recherche pour l'industrie pétrolière et gazière dans ce domaine. En 2014 et 2015, il a dirigé le département de génie électrique et informatique à l'Université d'Akron, Ohio, États-Unis. Le Dr Omar est l'auteur et le co-auteur de plus de 480 articles techniques couvrant un large éventail de domaines de recherche. Ses domaines de recherche et d'enseignement actuels couvrent les aspects sanitaires des rayonnements à ondes millimétriques, l'informatique quantique, les réseaux multiéléments et la formation de faisceaux pour le MIMO massif, ainsi que l'imagerie par résonance magnétique. Il a également couvert dans le passé d'autres disciplines, notamment l'imagerie micro-ondes et acoustique, la caractérisation des matériaux micro-ondes et à ondes millimétriques, le positionnement en intérieur, la tomographie souterraine et le radar à pénétration de sol, ainsi que la modélisation théorique sur le terrain des systèmes et composants micro-ondes. Le Dr Omar est membre de l'IEEE.