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2.12.22 (830)

Enseignement scientifique & technique - MDC_51002_EP : Information et Calcul Quantique : Fondements

Descriptif

Le cours "Information et Iinformatique Quantique : Fondements" est organisé à l'interface de la physique et de l'informatique, et est également accessible aux étudiants ayant une formation en informatique ou en physique. Nous introduisons d'abord les concepts de base de l'information quantique, en nous concentrant sur les notions essentielles de superposition d'états, d'intrication, de processus de mesure, de qubits, ainsi que de portes et de circuits quantiques. Nous présentons également la représentation de la sphère de Bloch et le formalisme de la matrice de densité. Les applications marquantes et les capacités des processus quantiques à dépasser les approches classiques sont illustrées par les inégalités de Bell, la téléportation quantique et le codage super-dense. Nous abordons ensuite l'informatique quantique par le biais du modèle de porte quantique. Ce modèle permet aux algorithmes quantiques de résoudre efficacement des problèmes considérés comme difficiles dans le monde classique, comme la factorisation (algorithme de Shor). Il s'agit d'une menace importante pour de nombreux systèmes cryptographiques actuellement déployés. Après avoir présenté les principaux algorithmes quantiques, nous aborderons les fondements de la théorie de l'information quantique. Enfin, nous présenterons des systèmes cryptographiques dont la sécurité est basée sur la nature même de la mécanique quantique.

Objectifs pédagogiques

Connaître les base de l'information quantique, du calcul quantiques et de processus élémentaires ; Savoir manier la représentation de la sphère de Bloch, la matrice densité et les portes quantiques ; Savoir interpréter et construire un circuit quantique

36 heures en présentiel

Diplôme(s) concerné(s)

Format des notes

Numérique sur 20

Pour les étudiants du diplôme M2 PDS - Parallel and Distributed Systems

Programme détaillé

- Revue des bases de la physique quantique - Portes, circuits et modèle de porte quantique - Intrication quantique et communications - Formalisme de la matrice de densité - Algorithmes quantiques (Deutsch-Josza, Simon, QFT et Shor) - Mesures de distance pour les états quantiques et cryptographie quantique

Mots clés

Information quantique, informatique quantique, communications quantiques, qubits, portes, circuits, matrice densité

Méthodes pédagogiques

Cours magistraux et petites classes
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