André-Marie Tremblay

Recherche

• Électrons fortement corrélés, supraconductivité et matériaux quantiques.
  1. Problématique
  2. Objectifs
  3. Méthodologie
  4. Réalisations
  5. Collaborateurs
  6. English Summary
• Qubits supraconducteurs
• Projets étudiants

Qubits supraconducteurs

1. Problématique

L'espace de Hilbert d'un état quantique formé de N bits est de dimension 2^N. L'action de l'opérateur d'évolution sur un vecteur dans cet espace de Hilbert peut être vu comme un calcul parallèle sur les 2^N coefficients du développement d'un vecteur d'état sur les 2^N vecteurs de base. Plusieurs algorithmes mettent à profit ce parallélisme massif pour rendre possible des calculs inconcevables avec les ordinateurs classiques.

Pour le physicien, le défi se situe à plusieurs niveaux. Il faut imaginer différentes façons de réaliser des ensembles de systèmes à deux niveaux (les qubits) d'une façon qui satisfait plusieurs critères parfois contradictoires. Entre autres, a) On doit pouvoir appliquer des perturbations externes qui changent à volonté l'état quantique de chaque qubit. b) On doit pouvoir coupler les qubits ensemble à volonté. c) Les opérations précédentes doivent pouvoir se faire sans introduire de dissipation qui détruirait l'état quantique. d) On doit pouvoir placer les qubits dans un état initial connu. e) On doit pouvoir mesurer l'état de chaque qubit de la façon la plus efficace possible.

Plusieurs architectures ont été proposées pour réaliser les qubits à la base de l'ordinateur quantique. Quelques-unes d'entre elles sont basées sur l'effet Josephson dans les supraconducteurs à haute température, mettant à profit la symétrie de type d du paramètre d'ordre. De tels qubits à l'état solide permettent la conception d'architectures où le nombre de qubits peut facilement être augmenté systématiquement.

2. Objectifs

Proposer des méthodes de contrôle, de couplage et de mesure de qubits à base de jonctions Josephson.

3. Méthodologie

Les méthodes de mécanique quantique élémentaire et de systèmes mésoscopiques suffisent généralement pour les premières étapes de calcul. Les méthodes du problème à N-corps, les développements Ginzbourg-Landau, les méthodes d'intégrales fonctionnelles (Caldeira-Leggett) et celles de Chimie quantique deviennent nécessaires pour des analyses plus fines des problèmes de décohérence.

4. Réalisations

Je co-dirige avec S. Lacelle les travaux de A. Blais qui ont porté cette année sur : (a) Un qubit supraconducteur multit-erminal (b) Une architecture pour simplifier le design et diminuer la décohérence dans les qubits de phase. (c) L'utilisation de phases géométriques (Berry et Aharonov-Anandan) pour le calcul quantique et la tolérance au bruit de qubits basés sur la phase géométrique.

5. Collaborateurs

• Alexandre Blais (étudiant, 3ème cycle, début janvier 2000);
• Serge Lacelle (professeur, département de chimie);
• Alexandre Zagoskin (Professeur associé, U.B.C. et Président recherche, d-wave systems).

6. English Summary

I have co-supervised with S. Lacelle the M.Sc. work of A. Blais on quantum computing. The work of A. Blais this year has covered the following topics : (a) A multi-terminal superconducting qubit (b) A system to reduce decoherence in superconducting phase qubits (c) A study on the use of geometric phases (Berry and Aharonov-Anandan) in quantum computation and in particular their tolerance to noise.

Modifié: 29/04/2002
Auteur et concepteur: André-Marie Tremblay [tremblay AT physique DOT usherbrooke DOT ca]

6. English Summary	Recherche