Traitement Quantique de l’Information

Bachelor 5eme semestre Informatique et Communication

Cours: Mercredi 8h15-10h et Jeudi 14h15-16h salle CM013
Exercices: Mercredi 10h-11h et Jeudi 16h-17h salle CM013

Annonces: Le cours sera base sur les chapitres ci-dessous. Ces notes seront revues et corrigees en cours d’annee. Vos remarques et corrections seront bienvenues.
Midterm et solution: midterm-donnee-et-solution.pdf
Exercices supplementaires:exercices-entrainement-et-sol-2014.pdf

enseignant: Nicolas Macris
bureau: INR 134
tel: +4121 6938114
email: nicolas.macris@epfl.ch

 

assistant: TBA
bureau: TBA
tel: +4121 693 XX XX
email:  
assistant etudiant: TBA
email:  

Objectifs

L’information est toujours traitee et stockee dans des systemes physiques (materiels) que ce soit des composants electroniques ou optiques. Avec leur miniaturisation, aux echelles nanometriques ou moleculaires, il sera necessaire de tenir compte des effets de la physique quantique qui n’ont pas de contrepartie classique. Le concept meme de bit classique doit etre revu.

Le but du cours est de familiariser l’étudiant avec les concepts, les applications et quelques développements du traitement quantique de l’information.

Ce cours s’adresse a un public n’ayant aucunne connaissance de la physique quantique et uniquement des connaissances elementaires en physique classique et en algebre lineaire.

Les sujets suivants seront abordes: le concept de bit quantique, les principes debase de la physique quantique, la polarisation du photon, le spin et sa dynamique, les oscillations de Rabi, le protocole de cryptographie BB84, les inégalités de Bell, la téléportation et le dense coding, les portes logiques et circuits quantiques, les algorithmes quantiques de Deutsch-Josza et de factorisation de Shor, quelques réalisations expérimentaless seront egalement discutees.

Ci dessous les sujets traites l’annee derniere. Ces notes et sujets sont sujets a adaptations.

Bibliographie:
Michel Le Bellac: A short introduction to quantum information and quantum computation, Cambridge University press 2006. Pour l’edition francaise voir Editions belin 2005. Un petit livre pedagogique introduisant les aspects physiques du sujet.
N. David Mermin: Quantum Computer Science, An introduction, Cambridge University press 2007. Une introduction ecrite par un physicien pour des informaticiens.
Neil Gershenfeld, The Physics of Information Technology, Cambridge University Press 2000, Une introduction a differents phenomenes physiques (classiques et quantiques) de bases, derriere les technologies de l’information.
Michael A. Nielsen and Isaac Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press 2000. Un livre complet et d’un niveau plus avance.

Plan du cours   Series   Corriges   notes   articles

 

INTRODUCTION.pdf

 

DUALITE-ONDE-PARTICULE.pdf   serie-1.pdf       serie-2.pdf    

 

POLARISATION-et-SPIN.pdf   serie-3-2014.pdf       serie-4.pdf    

 

PRINCIPES-MQ.pdf       serie-5-2014.pdf    

 

CRYTOGRAPHIE.pdf       serie-6-2014.pdf      

 

INTRICATION.pdf     serie-7-entrainement   serie-8-2014.pdf  

 

CIRCUITS-et-ALGO-QUANTIQUES   serie-9-2014.pdf    

 

FACTORISATION-ALGO-SHOR.pdf   serie-10-2014.pdf       serie-11-2014.pdf  

 

ALGORITHME-GROVER     serie-12-2014.pdf  

 

DYNAMIQUE-du-SPIN.pdf   serie-13-2014.pdf    

 

HAMILTONIEN-HEISENBERG-PORTES-DEUX-QUBITS.pdf  
REALISATIONS-EXPERIMENTALES.pdf    

Lectures complementaires

Pour une introduction a la MQ lire les chapitres 1 et 2 de Feynman Lectures vol III.
double slit experiment: old and new
Interference of C60 molecules
From Cbits to Qbits: Teaching computer scientists quantum mechanics, by D. Mermin
Overview of NMR experimental realization of Shor’s algorithm by Steffen-Vandersyppen-Breyta-Yannoni-Sherwood-Chuang.
There is plenty of room at the bottom une conference historique de R. Feynman sur la miniaturisation.
http://physicsworld.com/cws/article/news/2014/nov/13/secure-quantum-communications-go-the-distance
http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.113.200501

Controle des connaissances
TBA

Divers liens vers des compagnies et laboratoires de recherche