Responsable :
Royer, Baptiste
Établissement :
Université de Sherbrooke
Année de concours :
2022-2023
Partenariat
Ministère de l'Économie, de l'Innovation et de l'Énergie (MEIE)
Programme C3P-Gazelle
Chaires de recherche en partenariat public-privé en Zone d’innovation
BÂTIHR
Supplément pour le soutien à l’infrastructure humaine en Zone d’innovation
Concours 2022-2023
Table des matières
1. Résumé du projet
Les ordinateurs quantiques émergent rapidement en tant que technologie transformatrice, promettant de révolutionner de nombreux domaines tels que la chimie quantique, l’apprentissage machine ou la cryptographie. Cependant, à ce jour, personne n’a réalisé un calcul quantique utile qui n’aurait pas pu être fait sur un ordinateur classique. En effet, les ordinateurs quantiques actuels sont composés d’un petit nombre de bits quantiques (qubits) qui ne peuvent conserver l’information quantique que pendant une courte durée. Éventuellement, la véritable puissance du quantique sera libérée grâce à des ordinateurs quantiques universels avec correction d’erreurs, mais le coût matériel requis pour de telles machines est énorme. Une exigence particulièrement difficile à remplir est que les ordinateurs quantiques doivent être insensibles aux défaillances, auquel cas le calcul est protégé contre les erreurs dans n’importe quelle partie du système. Le programme de cette chaire de recherche avec partenaire industriel Nord Quantique vise à résoudre les défis exceptionnels qui se posent dans la conception d’un tel ordinateur quantique. Plus précisément, nous tirerons parti de l’environnement stimulant de la Zone d’Innovation de Sherbrooke et de l’Institut Quantique pour développer davantage la technologie transformatrice de correction d’erreurs de Nord Quantique, dans le but ultime d’avoir un ordinateur quantique tolérant aux défaillances fabriqué au Québec.
L’approche traditionnelle vers l’ordinateur quantique consiste à encoder l’information dans des systèmes à deux niveaux (qubits physiques), par exemple des qubits supraconducteurs. Afin de corriger les erreurs, on utilise des techniques de correction d’erreurs quantiques où des qubits logiques sont encodés dans un ensemble de qubits physiques. Dans cette approche basée sur les registres de qubits, les exigences en matière de calcul insensible aux défaillances sont énormes, avec des millions de qubits probablement nécessaires pour une implémentation utile de l’algorithme de factorisation de Shor. Une approche alternative à la correction d’erreurs consiste à utiliser un code bosonique pour encoder l’information dans des modes électromagnétiques tels que des cavités micro-ondes. Cette approche est plus efficace sur le plan matériel, car de grands ensembles de qubits physiques sont remplacés par un seul composant. De plus, en raison de leur simplicité, les modes électromagnétiques conservent typiquement l’information plus longtemps que les qubits physiques.
Plusieurs défis restent à relever pour construire un ordinateur quantique insensible aux défaillances basé sur des cavités micro-ondes. Plus précisément, des preuves de principe ont été réalisées pour des dispositifs à un seul mode, mais aucune démonstration avec plusieurs qubits n’a été réalisée à ce jour. Le développement de ces dispositifs multimodes nécessitera non seulement des développements d’ingénierie, mais également des avancées telles que de nouveaux outils de simulation et de nouvelles méthodes de contrôle. Plus de recherche est aussi nécessaire afin d’établir une architecture globale adaptée à un ordinateur quantique basé sur des cavités micro-ondes. Les avancées scientifiques réalisées grâce à cette chaire de recherche permettront à Nord Quantique de faire des choix de conception éclairés par des principes fondamentaux solides. De plus, cette chaire permettra de former du personnel hautement qualifié qui pourra ensuite travailler au sein de la Zone d’Innovation quantique de Sherbrooke.
2. Équipe de recherche
Équipe de recherche
Kourtis, Stefanos
Université de Sherbrooke
3. Appel de propositions
Le projet est d’une durée de 3 ans et le montant total octroyé est de 731 856,00$