Description et Contrôle des systèmes pour les technologies quantiques

Description and Control of systems for quantum technologies

• Auteur / Autrice : Etienne Dionis
• Direction : Dominique Sugny
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne

Mots clés

Mots clés libres

Technologies quantiques

Algorithme quantique

Contrôle quantique

Intrication

Information quantique

Physique mathématiques

Entanglement

Quantum technologies

Quantum algorithm

Quantum control

Quantum information

Mathematical Physics

Résumé

Le paradigme des nouvelles technologies quantiques repose sur l'exploitation de phénomènes purement quantiques, qui n'ont aucune analogie avec la physique classique, pour conduire à des composants et des processus plus efficaces que les systèmes conventionnels actuellement disponibles. Les applications possibles sont nombreuses, allant des nouveaux types de capteurs aux ordinateurs quantiques. Les défis scientifiques et techniques à relever sont très complexes, mais les avancées que ces technologies peuvent apporter sont si importantes qu'elles justifient la prise de risque et les investissements nécessaires. L'un des aspects qui doit être développé dans ce contexte sont les outils théoriques qui permettent une description précise et efficace de la dynamique quantique, y compris leur contrôle à travers des champs externes, et leur stabilité vis-à-vis de l'interaction avec des environnements externes non contrôlés. Les concepts clés pour les applications en information quantique sont la production et la caractérisation de l'intrication, ainsi que leur robustesse vis-à-vis des perturbations et des incertitudes expérimentales. Notre équipe possède une expérience bien établie dans les domaines du contrôle quantique, de la quantification de champ, de la construction de modèles efficaces, de l'analyse des ressources et des stratégies pour l'information quantique. La thèse nécessitera une combinaison d'outils mathématiques et de calcul numérique.

The paradigm of new quantum technologies is based on the exploitation of purely quantum phenomena, which have no analogy in classical physics, to lead to more efficient components and processes than the conventional systems currently available. There are many possible applications, ranging from new types of sensors to quantum computers. The scientific and tech- nical challenges that must be overcome are very complex, but the advances that these technologies can provide are so important that they justify the risk taking and the investments required. One of the aspects that must be developed in this context are theoretical tools that allow a precise and efficient description of quantum dynamics, including their control through external fields, and their stability with respect to the interaction with exter- nal uncontrolled environments. Key concepts for the applications in quan- tum information are the production and characterization of entanglement, as well as their robustness with respect to perturbations and experimental uncertainties. Our team has a well-established experience in the domains of quantum control, field quantization, construction of effective models, anal- ysis of resources and strategies for quantum information. The execution of the project will require a combination of mathematical tools and numerical calculation.