Quantum Computer-Aided Design (QuantumCAD): une plateforme de modélisation d'interface de composants quantiques et classiques

par Siyuan Niu

Projet de thèse en SYAM - Systèmes Automatiques et Micro-Électroniques

Sous la direction de Aida Todri-sanial.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de École Doctorale Information, Structures, Systèmes , en partenariat avec LIRMM - Laboratoire d'Informatique, de Robotique et de Micro-électronique de Montpellier (laboratoire) et de Département Microélectronique (equipe de recherche) depuis le 30-09-2019 .


  • Résumé

    Les éléments supraconducteurs pour le traitement de l'information quantique ont enregistré des progrès remarquables au cours des dernières années avec l'avènement de l'expérience IBM Q. Une modélisation et un simulateur basés sur la physique des dispositifs, capables de modéliser l'interface entre les dispositifs quantique et classique, sont essentiels pour faciliter le développement expérimental de cette technologie. Il existe un certain nombre de défis associés à la modélisation de dispositifs quantiques, à savoir la gestion de géométries complexes de dispositifs, la convergence à basses températures et les effets quantiques. Certains outils académiques sur IBM Qiskit traitent certains de ces problèmes. Mais, une modélisation d'interface de dispositif quantique-classique est encore nécessaire pour explorer et étudier en profondeur les circuits quantiques, ce qui est également l'objectif de cette thèse. Par rapport à la physique qui régissent le fonctionnement des ordinateurs d'aujourd'hui, la mécanique quantique permet un autre moyen de traitement, le stockage et la communication d'informations pour permettre aux puissantes technologies non possibles avec la logique classique. À mesure que ces dispositifs seront augmenter proportionnellement pour créer une système fonctionnel, leur fonctionnement nécessitera un moyen autonome de contrôler, d'interagir et de lire en parallèle un grand nombre de qubits, tâche qui sera accomplie en combinant des dispositifs quantiques et classiques. Il faudra le développement de nouvelles architectures de systèmes, circuits, dispositifs, et techniques constituant l'interface classique-quantique ce sera essentiel dans la réalisation de la technologie quantique. Objective : Dans cette thèse, nous visons à développer un cadre de conception quantique (QuantumCAD) pour la modélisation et simulation de circuits quantiques. Dans un premier temps, nous expérimenterons les simulateurs de dispositifs quantiques et de circuits disponibles auprès d'IBM QisKit. Deuxièmement, nous nous concentrerons sur le développement de modèles pour l'interface de dispositifs quantiques et classiques afin d'étudier diverses échelles de circuits quantiques.

  • Titre traduit

    Quantum Computer Aided Design (Quantum-CAD): A Platform for Quantum-Classical Device Interface Modeling


  • Résumé

    Superconducting quantum dots for quantum information processing have shown remarkable progress in recent years with the advent of IBM Q experience. A device-physics based modelling and simulator capable of modelling the interface between the quantum and classical device is vital to facilitate the experimental development of this technology. There are a number of challenges associated with modelling of quantum devices, i.e., to handle complex device geometries, convergence at low temperatures and quantum effects. There are some academic tools on IBM Qiskit that handle some of these challenges; however, a quantum-classical device interface modelling is still needed to explore and investigate quantum circuits thoroughly.