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Séance de cours

Spin Qubits: États de Bell et portes logiques quantiques

Dans cours

PHYS-745: Spin Dynamics

The course is conceived in the perspective of understanding the fundamentals of spintronics. This implies learning about magnetism at the quantum mechanical level, mechanisms for spin relaxation and spin transport, including Berry phase. Various forms of ...

Description

Cette séance de cours couvre le concept d'états de Bell, qui sont des états corrélés de spins nucléaires et électroniques, et la génération d'états intriqués par une rotation de 109,47 degrés. Il traite également de la tomographie matricielle de densité, des portes CNOT, des implémentations expérimentales, du refroidissement algorithmique et de l'appariement de partenaires dans le contexte de l'architecture qubit spin. L'instructeur explique l'importance des temps de relaxation du réseau de spin très longs et des cohérences de spin dans le silicium enrichi isotopiquement, soulignant le potentiel des qubits de spin dans l'informatique quantique.

Enseignant·e

Jean-Philippe Ansermet

Jean-Philippe Ansermet was born March 1, 1957 in Lausanne (legal origin Vaumarcus, NE). He obtained a diploma as physics engineer of EPFL in 1980. He went on to get a PhD from the University of Illinois at Urbana-Champaign where, from 1985 to 1987, he persued as post-doc with Prof. Slichter his research on catalysis by solid state NMR studies of molecules bound to the surface of catalysts. From 1987 to 1992 he worked at the materials research center of Ciba-Geigy, on polymers for microelectronics, composites, dielectrics and organic charge transfer complexes. In March 1992, as professor of experimental physics, he developed a laboratory on the theme of nanostructured materials and turned full professor in 1995. Since 1992, he teaches classical mechanics, first to future engineering students, since 2004 to physics majors. Since 2000, he teaches thermodynamics also, to the same group of students. He offers a graduate course in spintronics, and another on spin dynamics. His research activities concern the fabrication and properties of magnetic nanostructures produced by electrodeposition. His involvement since the early days of spintronics have allowed him to gain recognition for his work on giant magnetoresistance (CPP-GMR), magnetic relaxation of single nanostructures, and was among the leading groups demonstrating magnetization reversal by spin-polarized currents. Furthermore, his group uses nuclear magnetic resonance , on the one hand as means of investigation of surfaces and electrodes, on the other hand, as a local probe of the electronic properties of complex ferromagnetic oxides.

Source officielle

Proximité ontologique

Informatique théorique

Theory of computation: Informatique quantique

Concepts associés (32)

Superconducting quantum computing

Superconducting quantum computing is a branch of solid state quantum computing that implements superconducting electronic circuits using superconducting qubits as artificial atoms, or quantum dots. For superconducting qubits, the two logic states are the ground state and the excited state, denoted respectively. Research in superconducting quantum computing is conducted by companies such as Google, IBM, IMEC, BBN Technologies, Rigetti, and Intel. Many recently developed QPUs (quantum processing units, or quantum chips) utilize superconducting architecture.

États de Bell

Les états de Bell sont en informatique quantique les états d'intrication maximale de deux particules. Les quatre états ci-dessous à deux qubits, correspondant à une intrication maximale, sont désignés comme étant les États de Bell : (1) (2) (3) (4) vignette|Circuit quantique obtenant . Un circuit quantique composé d'une porte de Hadamard et d'une permet d'obtenir le premier état de Bell . Ce circuit est utilisé dans la téléportation quantique, dans lequel un deuxième circuit permet d'obtenir les quatre états de Bell.

Informatique quantique

L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des calculateurs quantiques et des associés. La notion s'oppose à celle d'informatique dite « classique » n'utilisant que des phénomènes de physique classique, notamment de l'électricité (exemple du transistor) ou de mécanique classique (exemple historique de la machine analytique). En effet, l'informatique quantique utilise également des phénomènes de la mécanique quantique, à savoir l'intrication quantique et la superposition.

Qubit

En informatique quantique, un qubit ou qu-bit (quantum + bit ; prononcé ), parfois écrit qbit, est un système quantique à deux niveaux, qui représente la plus petite unité de stockage d'information quantique. Ces deux niveaux, notés et selon le formalisme de Dirac, représentent chacun un état de base du qubit et en font donc l'analogue quantique du bit. Grâce à la propriété de superposition quantique, un qubit stocke une information qualitativement différente de celle d'un bit.

Intrication quantique

En mécanique quantique, l'intrication quantique, ou enchevêtrement quantique, est un phénomène dans lequel deux particules (ou groupes de particules) forment un système lié, et présentent des états quantiques dépendant l'un de l'autre quelle que soit la distance qui les sépare. Un tel état est dit « intriqué » ou « enchevêtré », parce qu'il existe des corrélations entre les propriétés physiques observées de ces particules distinctes. En effet, le théorème de Bell démontre que l'intrication donne lieu à des actions non locales.

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