Algorithmes et architectures pour ordinateurs quantiques supraconducteurs

Algorithms and architectures for superconducting quantum computers

¹ Département de Physique et Centre de Recherche sur les Propriétés Électroniques de Matériaux Avancés, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec J1K 2R1, Canada.
² Department of Physics, Yale University, P.O. Box 208120, New Haven CT 06520-8120, USA.

Résumé

Depuis sa formulation, la théorie de l'information a été basée, implicitement, sur les lois de la physique classique. Une telle formulation est toutefois incomplète puisqu'elle ne tient pas compte de la réalité quantique. Au cours des vingt dernières années, l'expansion de la théorie de l'information, de façon à englober les effets purement quantiques, a connu un intérêt grandissant. La réalisation d'un système de traitement de l'information quantique, un ordinateur quantique, présente toutefois de nombreux défis. Dans cet ouvrage, on s'intéresse à différents aspects concernant ces défis. On commence par présenter des concepts algorithmiques comme l'optimisation de calculs quantiques et le calcul quantique géométrique. Par la suite, on s'intéresse à différents designs et aspects de l'utilisation de qubits basés sur les jonctions Josephson. On présente entre autres une approche originale pour l'interaction entre qubits. Cette approche est très générale puisqu'elle peut être appliquée à différents designs de qubits. Finalement, on s'intéresse à la lecture des qubits supraconducteurs de flux. Le détecteur suggéré ici a l'avantage de pouvoir être découplé du qubit lorsqu'il n'y a pas de mesure en cours.

Abstract

Since its formulation, information theory was based, implicitly, on the laws of classical physics. Such a formulation is however incomplete because it does not take into account quantum reality. During the last twenty years, expansion of theory information to include quantum effects has known growing interest. The practical realization of a system for quantum data processing system, a quantum computer, presents however many challenges. In this book, we are interested in various aspects of these challenges. We start by presenting algorithmic concepts like optimization of quantum computations and geometric quantum computation. We then consider various designs and aspects of qubits based on Josephson junctions. In particular, an original approach to the interaction between superconducting qubits is presented. This approach is very general since it can be applied to various designs of qubits. Finally, we are interested in read-out of the superconductic flux qubits. The detector suggested here has the advantage that it is possible to uncouple it from the qubit when no measurement is in progress.