Quantum error-correction in the NISQ Era: noise modeling and code design

Correction d'erreurs quantiques à l'ère NISQ : modélisation du bruit et conception du code

• Auteur / Autrice : Yunos El kaderi
• Direction : Joachim Andreas Honecker, Iryna Andriyanova
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique - ED EM2PSI
• Date : Inscription en doctorat le 02/09/2022
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Économie, Management, Mathématiques , Physique et Sciences Informatiques (EM2PSI)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPTM - Laboratoire de physique théorique et modélisation

Mots clés

Mots clés libres

Correction d'erreurs quantiques

Information quantique

Modélisation du bruit

Quantum error-correction

Quantum information

Noise modeling

Résumé

La thèse de doctorat est orientée vers la conception efficace de NISQ. Il existe des algorithmes quantiques dont le temps d'execution théoriques garantie dépasser celui de leurs homologues classiques. Cependant, le bruit inhérent aux machines NISQ empêche l'application d'algorithmes quantiques bien connus dont la rapidité est prouvée. Le premier objectif du doctorat proposé est donc de fournir une modélisation empirique complète des circuits de portes quantiques. Cela nécessite une meilleure compréhension du fonctionnement des circuits quantiques réels et, par conséquent, de nombreux tests sur les dispositifs NISQ. Le deuxième objectif est de décrire la mise en œuvre physique des portes quantiques dans les processeurs d'information quantique et la façon dont les erreurs de porte se forment, comme les erreurs de diaphonie. Le troisième objectif du doctorat est de poursuivre le développement de constructions de correction d'erreurs quantiques qui amélioreraient le comportement des dispositifs NISQ. Cette partie nécessiterait un travail scientifique théorique (conception) et expérimental (test et validation). Le quatrième objectif est d'essayer de simuler le système de qubits. Le doctorat vise également à étudier les dispositifs quantiques sur lesquels on travaille, les qubits supraconducteurs d'IBM dans ce cas.

The Ph.D. thesis is oriented toward the efficient design of NISQ. There exist quantum algorithms whose theoretical runtime guarantees supersede those of their classical counterparts. However, the noise inherent to NISQ machines prevents the application of well-known quantum algorithms with proven speedups. The first objective of the suggested Ph.D. is, therefore, to provide comprehensive empirical modeling of quantum gate circuits. This requires a better understanding of how real quantum circuits work and, thus, numerous tests on NISQ devices. The second objective is to describe the physical implementation of quantum gates in quantum information processors and how gate errors form, such as crosstalk errors. The third objective of the Ph.D. is the further development of quantum error-correction constructions that would improve the behavior of NISQ devices. This part would require theoretical (design) and experimental (test and validation) scientific work. The fourth objective is to try to simulate the qubit system. The Ph.D. also aims to study the quantum devices that are worked on, in this case, IBM superconducting qubits.