Calcul Quantique

Bachelor 6 ème semestre Informatique et Communication

 Cours + exercices: Jeudi 8h15-10h et Vendredi 14h15-15h – Salle : INM10

Midterm: Jeudi 3 Mai à 8h15 – 10h15 salle INM10

enseignant: Nicolas Macris
bureau: INR 134
tel: +4121 6938114
email:

nicolas.macris@epfl.ch

assistant:   

Chun Lam Chan (Eric)

email: chunlam.chan@epfl.ch

Objectifs
Le but du cours est de familiariser l’étudiant avec les concepts du calcul et des algorithmes quantique. Notre modèle de calcul sera celui des circuits quantiques. Ces circuits sont une extension du modèle des circuits classiques Booléens.

Après un bref exposé axiomatique de la mécanique quantique, puis des modèles des circuits classiques et quantiques, nous aborderons: les algorithmes de Deutsch et Josza, de Simon (sous groupe caché), de Shor (factorisation), de Grover (bases de données). Ensuite selon le temps disponible nous étudierons le sujet des codes correcteurs d’erreur (Calderbank-Steane-Shor, formalisme stabilisateur).

Ces sujets seront présentés de facon axiomatique et seules des connaissances élementaires d’algèbre linéaire sont requises. En particulier aucune connaissance de physique n’est nécessaire.
Le programme détaillé est sujet à adaptations.

Bibliographie:

N. David Mermin: Quantum Computer Science, An introduction, Cambridge University press 2007. Une introduction écrite par un physicien pour des informaticiens.
Michael A. Nielsen and Isaac Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press 2000. Un livre complet et d’un niveau plus avancé.
Neil Gershenfeld, The Physics of Information Technology, Cambridge University Press 2000, Une introduction à differents phénomènes physiques (classiques et quantiques) de bases, derrière les technologies de l’information.

Notes de cours   Series d’exercices   Corriges
Breve introduction   homework-1  

 solution-1

Principes quantiques de base

 

homework-2

 

solution-2

Modele des circuits classiques

  homework-3   solution-3

Modele de Deutsch des circuits quantiques

 

15 Mars: Graded hmw
homework-4

   
solution-4

Alg de Deutsch-Josza

  homework-5   solution-5

Alg de Simon

  homework-6   solution-6
Groupes et Nombres: elements  

12 Avril: Graded hmw deadline 26 Avril

homework-7

   
solution-7

Alg Shor

 

homework-8

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Mid Term: Jeudi 3 Mai 8h15-10h15. Programme jusqu’a Algo de shor inclus.

 

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solution-9

 

midterm2018-solution

Alg Grover

  homework-11  solution-11
 

Codes correcteurs

 

17 May: Graded hmw. Dealine 31 May

homework-10

 

   
solution-10
         
       

 

Lectures complémentaires:

From Cbits to Qbits:Teaching computer scientists quantum mechanic by D. Mermin

Contrôle des connaissances: 3 graded homeworks 25% + 1 midterm 25% + 1 examen final 50%

Examen final: une page A4 recto-verso avec un résumé personnel est permise.

Divers liens vers des compagnies et laboratoires de recherche