Mediaspace scheduled maintenance: Aug 25, 2026 07:00 - 12:00 AM. During this time, videos will be temporarily unavailable. Check status updates.

Séance de cours

Simulation quantique : Fondements et applications

Dans cours

QUANT-400: Introduction to quantum science and technology

A broad view of the diverse aspects of the field is provided: quantum physics, communication, quantum computation, simulation of physical systems, physics of qubit platforms, hardware technologies. Students will grasp the field as a whole and better orient ...

Description

Cette séance de cours présente le concept de simulation quantique, en mettant l'accent sur son importance dans la résolution de problèmes complexes en chimie quantique, en science matérielle et en physique. L'instructeur explique les défis de la simulation classique des systèmes quantiques et comment les ordinateurs quantiques peuvent fournir une solution. Différents exemples, y compris des Hamiltoniens sans interaction et des Hamiltoniens simples d'interaction, sont discutés. La séance de cours couvre également l'approximation Trotter pour la simulation quantique et le potentiel des ordinateurs quantiques à court terme dans ce domaine. Enfin, l'application de la simulation quantique dans la diffusion inélastique des neutrons et le développement d'approches variationnelles pour la simulation quantique dynamique sont explorés.

Enseignant·e·s (7)

Nicolas Macris

Nicolas Macris received the PhD degree in theoretical physics from EPFL and then pursued his scientific activity at the mathematics department of Rutgers University (NJ, USA). He then joined the Faculty of Basic Science of EPFL, working in the field of quantum statistical mechanics and mathematical aspects of the quantum Hall effect. Since 2005 he is with the Communication Theories Laboratory and Information Processing group of the School of Communication and Computer Science and currently works at the interface of statistical mechanics, information theory and error correcting codes, inference and learning theory. He held long-term visiting appointments and collaborations with the University College and the Institute of Advanced studies in Dublin, the Ecole Normale Supérieure de Lyon, the Centre de Physique Theorique Luminy Marseille, Paris XI Orsay, the ETH Zürich and more recently Los Alamos National Lab. CV and publication list.

Pasquale Scarlino

I obtained my master's degree in Physics at the University of Salento, Lecce (Italy) in February 2011. During 2006-2011, I have also been a student of Scuola Superiore ISUFI (SSI). SSI is one of six schools of excellence established in Italy to develop the intellectual capital in technological and social sciences. I conducted an external Master thesis project during an 8 months internship in the Quantum Transport Group at TU Delft, under the supervision of Prof. L.M.K. Vandersypen. There, I implemented the Quantum Point Contact Radio-Frequency Reflectometry technique, which allows increasing the single-shot electron spin readout bandwidth and is currently routinely used in the group.I obtained my Ph.D. degree in February 2016, in the Spin Qubits group of Prof. L.M.K. Vandersypen at the Kavli Institute of Nanoscience-Qutech (TU Delft). During my Ph.D. I have been leading the Si/SiGe spin qubits project, collaborating with the M. Eriksson Group at Wisconsin University. In parallel, I have been working on other different projects, in particular with GaAs depletion quantum dots, high impedance superconducting resonators, and surface acoustic wave resonators. I have been working as a Postdoc fellow in the group of Prof. A. Wallraff (Quantum Device Lab) at ETH Zurich. My main project, in collaboration with the group of Prof. K. Ensslin and Prof. T. Ihn, consisted in integrating semiconductor and superconductor technologies. Realizing a well-controlled interface between the semiconductor and superconductor-based quantum information technologies may allow harnessing the best of both device architectures, for example by providing an interface between strongly coupled charge state and high coherence spin states. Furthermore, it enables the possibility to explore light/matter hybridization in a class of solid-state systems and regimes that are new in the context of quantum optics.From June 2019 till September 2020, I have been a Senior Researcher at Microsoft Station Q Copenhagen and at the Center for Quantum Devices in Copenhagen, focusing on developing semiconductor-superconducting hybrid hardware for topologically protected quantum computation.Since October 2020, I am a tenure track Assistant Professor of Physics in the School of Basic Sciences at the EPFL where I founded the Hybrid Quantum Circuit (HQC) laboratory.

Source officielle

Proximité ontologique

Informatique théorique

Theory of computation: Informatique quantique

Concepts associés (31)

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.

Suprématie quantique

La suprématie quantique, aussi appelée avantage quantique, désigne le nombre de qubits au-delà duquel plus aucun superordinateur classique n'est capable de gérer la croissance exponentielle de la mémoire et la bande passante de communication nécessaire pour simuler son équivalent quantique. Les superordinateurs de 2017 peuvent reproduire les résultats d'un ordinateur quantique de , mais à partir de cela devient physiquement impossible. Le seuil d'environ 50 qubits correspond à la limite théorique de la suprématie quantique.

Simulateur quantique

vignette|Sur cette photo d'un simulateur quantique, les ions sont fluorescents, ce qui indique que les qubits sont tous dans le même état ("1" ou "0"). Dans de bonnes conditions expérimentales, les ions du cristal prennent spontanément une structure triangulaire. Crédit: Britton/NIST vignette|Illustration de ions piégés : Le cœur du simulateur est un cristal de deux dimensions de ions de béryllium (sphères bleues); l'électron ultrapériphériques de chaque ion est un bits quantiques (flèches rouges).

Quantum programming

Quantum programming is the process of designing or assembling sequences of instructions, called quantum circuits, using gates, switches, and operators to manipulate a quantum system for a desired outcome or results of a given experiment. Quantum circuit algorithms can be implemented on integrated circuits, conducted with instrumentation, or written in a programming language for use with a quantum computer or a quantum processor. With quantum processor based systems, quantum programming languages help express quantum algorithms using high-level constructs.

Simulation de phénomènes

La simulation de phénomènes est un outil utilisé dans le domaine de la recherche et du développement. Elle permet d'étudier les réactions d'un système à différentes contraintes pour en déduire les résultats recherchés en se passant d'expérimentation. Les systèmes technologiques (infrastructures, véhicules, réseaux de communication, de transport ou d'énergie) sont soumis à différentes contraintes et actions. Le moyen le plus simple d'étudier leurs réactions serait d'expérimenter, c'est-à-dire d'exercer l'action souhaitée sur l'élément en cause pour observer ou mesurer le résultat.

Afficher plus

Séances de cours associées (33)

Simulation de chimie quantique

Discute de la nécessité d'ordinateurs quantiques pour simuler la chimie quantique et les explore physiquement.

Calcul quantitatif des ions piégés

Explore l'informatique quantique analogique et numérique, les sauts quantiques, le refroidissement des atomes avec la lumière, les technologies informatiques quantiques et les bits quantiques d'ions piégés.

Bases de calcul quantiques

Couvre les bases du calcul quantique, en mettant l'accent sur les qubits supraconducteurs, les défis d'échelle et les applications potentielles.

Simulation quantique avec atomes froids

Couvre les principes de la simulation quantique avec des atomes froids, y compris les potentiels dipôles optiques et les résonances de Feshbach.

NISQ et IBM Q

Explore les appareils NISQ et IBM Q, couvrant les circuits quantiques bruyants, les technologies qubit et le développement d'algorithmes quantiques.

Afficher plus

Concepts associés (31)

Informatique quantique

Suprématie quantique

Simulateur quantique

Quantum programming

Simulation de phénomènes

Afficher plus