Auteur/autrice : admin_qics

Compulsory courses (12 ECTS)

• QCLG: Quantum circuits and logic gates, 3 ECTS, Quantum circuits are a common language in quantum information, blending insights and techniques from both computer science and physics. Single and two qubit gates, as well as Toffoli gates and some small circuits. Students from both backgrounds are paired to work together in tutorials and hand on sessions with digital tools to manipulate quantum circuits.
• QPh4CS: Quantum physics for computer scientists, 9 ECTS, Quantum cinematics needed to understand theoretical quantum information (Hilbert spaces in physicists notations, unitary transformations, projective measurements and POVMs, density matrices and partial traces). Quantum dynamics (Hamiltonian, evolution operator, dissipation). Link with some quantum information physical implementations (cold atoms, photonics). The focus will be on finite dimensional systems.

Elective courses (18 ECTS) (subject to availability)

• BIMA: Fundamentals of image processing, 6 ECTS, this course include Fourier analysis, acquisition and theory of sampling, filtering and denoising, edge detection, segmentation. Applications are given on a few concrete problems (key-point detection, face recognition…), with practical works.
• DIGCOM: Digital communication, 6 ECTS, this course provide the tools that are necessary for analyzing, modeling and designing digital transmission systems. The first part of the course focuses on the necessary bases in deterministic and random signal processing. The rest of the course shows their application to the physical layer of communications systems: architecture of a digital transmission chain, models and performance evaluation.”
• MODEL, 6 ECTS, Mathematical algorithms play a central role in many fields of computing, whether it is to secure the transmission and/or exchange of data (by cryptography), to analyze large masses of data, or to optimize criteria under possible constraints. The underlying algorithms share paradigms and computational schemes pertaining to algebra and mathematical analysis. Also, the concepts of complexity (binary or arithmetic), and digital conditioning hold an essential place.
• ALGAV: Algorithmique Avancée  (only in French), 6 ECTS, étude de l’utilisation de structures de données avancées (files de priorité, arbres de recherche, hachage, arbres digitaux) permettant d’optimiser les performances des algorithmes dans des domaines d’application variés comme la gestion et la compression de données massives.
• COMPLEX (only in French), 6 ECTS, Etude des ressources de calcul (temps, espace mémoire …) nécessaires pour résoudre les problèmes algorithmiques, en distinguant les problèmes dits « faciles » (problèmes dont la complexité est une fonction polynomiale de la taille du problème), des problèmes dits « difficiles ». Introduction des classes de complexité fondamentales P et NP et définition de la NP-complétude. Introduction aux algorithmes d’approximation et de randomisation permettant de contourner la difficulté de résolution des problèmes difficiles, et permettant ainsi leur application en pratique avec des temps de calcul raisonnables (algorithmes de type Las Vegas, Monte Carlo, approximation avec garantie de performance, etc.).
• MOGPL (only in French), 6 ECTS, Introduction aux graphes et la programmation linéaire comme outils de modélisation et de résolution de problèmes d’optimisation ou de décision. Étude de modèles et analyse d’algorithmes fondamentaux de l’optimisation combinatoire. Constitue la base nécessaire à tout étudiant en informatique souhaitant acquérir une bonne maîtrise des modèles et algorithmes pour la résolution de problèmes d’optimisation, qu’il s’agisse de problèmes réels rencontrés dans un contexte industriel, ou de problèmes de recherche académique.
• FLE/AA, French for non French speaking students / Advanced English for French speaking students, 3 ECTS.

Thierry Debuisschert is a scientific expert at Thales Research & Technology-Fr, one of the research laboratories of the Thales group. His main areas of interest are nonlinear optics, tunable laser sources, quantum communications and quantum sensing. He has participated in numerous research projects at the national and European level. He is the coordinator of the ASTERIQS Quantum Flagship project which brings together leading European laboratories and industrial groups involved in the development of sensors based on NV centers in diamond. He is currently Chairman of the Science and Engineering Board of the Quantum Flagship. He is the author of more than 50 publications, has supervised more than 15 students and has served on several scientific boards.

Sébastien Tanzilli is a Research Director at CNRS, working at the Institut de Physique de Nice (INPHYNI, Université Côte d’Azur), where he leads the team “Quantum Photonics & Information”. He has a 20-year experience in the field of fundamental quantum optics and photonic-based quantum information science, finding applications in quantum communication networks and quantum metrology. He is currently in charge of Quantum Technologies for the CNRS, and coordinates the CNRS research network on “Quantum Engineering, Foundations & Applications”.

Bruno Bachimont (SU, UTC, Costech) – porteur

Vincent Bontems (CEA-Mines ParisTech) – co-porteur

Christian de Ronde (CONICET)

RÉSUMÉ : Au XXIe siècle, l’un des champs de recherche technologique révolutionnaire les plus importants est le vastedomaine relevant du traitement de l’information quantique. Ce terme recouvre différentes applications non classiques exceptionnelles telles que, par exemple, la téléportation quantique, le calcul quantique et la cryptographie quantique. Sans exception, toutes ces nouvelles technologies sont fondées sur la notion d’intrication, qui remonte à de célèbresarticles d’Albert Einstein et d’Erwin Schrödinger écrits dans les années 1930, mais qui n’ont commencé à êtresérieusement envisagée par les physiciens qu’au cours des années 1990. C’est donc après un demi-siècle d’hibernation que les nouvelles possibilités techniques ont permis de tester expérimentalement en laboratoire ce qu’Einstein et Schrödinger avaient imaginé dans leurs expériences de pensée.

Depuis, les résultats ont confirmé les prédictions de la mécanique quantique et l’intrication est devenue sans doute la notion la plus essentielle de la théorie des quanta. Cependant, indépendamment de son influence croissante non seulement en physique, en technologie mais aussi en philosophie des sciences, la notion d’intrication présente encore aujourd’hui de graves difficultés techniques, mathématiques et conceptuelles. Beaucoup de ces problèmes sont directement liés aux préjugés classiques surimposés au formalisme mathématique. En particulier, certains concepts sont formulés d’après l’exigence (explicite ou implicite) de faire référence à un domaine microscopique constitué d’entités séparables dans l’espace-temps (ce qui conduit ensuite à se heurter à des paradoxes).

Comme nous l’avons déjà exposé ailleurs (Bontems & de Ronde 2011), ces présuppositions ontologiques devraient être considérées comme de redoutables « obstacles épistémologiques » (Gaston Bachelard) que les physiciens, philosophes et ingénieurs auront à contourner pour avancer dans leurs recherches théoriques et technologiques. Afin de lever ces difficultés, nous nous efforcerons, au cours du programme « Repenser l’information quantique et l’intrication à la lumière de Simondon », de considérer une proposition métaphysique spécifique qui, selon nous, pourrait permettre d’aborder le problème de l’intrication dans une nouvelle perspective originale : l’hypothèse de « l’état préindividuel »défendue par le philosophe Gilbert Simondon dans L’Individuation à la lumière des notions de forme et d’information,.

A l’instar de Simondon, définissant l’état préindividuel comme « plus qu’unité et plus qu’identité », il s’agit, à partir d’une interprétation directe des contraintes du formalisme mathématique de la théorie, d’explorer l’hypothèse qu’unerelation physique quantique doit être comprise comme étant « plus qu’inséparabilité » en ce sens qu’elle ne résulte pas del’existence préalable d’entités séparables mais que la relation préexiste et définit par elle-même un spectre d’individuations quantiques potentielles où séparabilité et inséparabilité apparaissent seulement comme des cas-limites.

Ce travail s’appuiera sur des recherches transdisciplinaires antérieures (voir bibliographie) entre le physicien etphilosophe de la physique Christian de Ronde et le philosophe des sciences et des techniques Vincent Bontems. Il innovera par rapport à ces travaux antérieurs en

introduisant une nouvelles hypothèse analogique (« une démarche transductive » dans les termes de Simondon) afin d’éclairer la notion d’intrication sous un nouveau jour et ainsi de permettre une reformulation du concept d’information quantique.

Pour ce faire, dans nos échanges, nous mobiliserons, au sein de la théorie de l’individuation de Simondon, non seulement ses analyses de la « préindividualité » mais aussi celles qui portent sur le domaine « transindividuel », c’est-à-dire la communication entre des sujets psycho- sociaux. Notre espérance est qu’un raisonnement analogique mené à partir des modes de communication les plus complexes permettra de repenser à la fois l’information quantique et l’intrication, et d’offrir de nouvelles pistes théoriques et technologiques.

Ce travail sera aussi l’occasion d’interroger les dispositifs d’infomation quantique en terme de concrétisation, en la distinguant de celle à laquelle on peut assister dans les systèmes d’information qu’il faut bien désormais appeler classiques. Ces derniers, à travers la grammatisation qu’ils mettent en oeuvre des entités considérées – la grammatisation étant la reconfiguration que connaît un mode d’expression via une traduction technique (l’écriture comme grammatisation de la parole, le codage numérique des médias comme grammatisation des objets temporels, etc.) – sont en quelque sorte à rebours d’une concrétisation fonctionnelle, montrant au contraire toujours plus de modularité logicielle et moins d’intégration fonctionnelle. La question sera de savoir si les dispositifs d’information quantique abordent la concrétisation de la même manière et, si la réponse est négative, du fait de quelle caractéristique de ces technologies. 

Équipes : Le laboratoire Connaissance, Organisation et Systèmes Techniques (COSTECH, UTC, UPR 2223) ; Le Laboratoire de recherche sur les sciences de la matière (Larsim-CEA) et la communauté LOGOS (CONICET-Argentine).

Last week saw Sorbonne University and the University of Sydney hold a joint virtual workshop on Quantum AI. Here, a scientist from each institution reflects on the challenges and exciting possibilities for its future use in the real world.

What excites you about your current research?

Dr Valentina Parigi: I currently work with multimode quantum optical fields and in particular, my project consists of arranging them in complex network structures, which are used in quantum information protocols. I’m really excited by the idea that complex network theory, which has been developed for real-world social, biological and technological networks, has turned out to be apt at describing our quantum optical systems.

Dr Ben Brown: My research, on quantum error correction, investigates how to build a large-scale quantum computer that can work in a noisy environment. This is a difficult but essential problem that still needs to be solved to realize useful quantum technologies. I get excited when I find new models from different areas of mathematics and physics that are useful for robust quantum computation.

What are the challenges?

Parigi: For quantum information encoding we use a strategy that exploits so-called continuous variables. Within this framework, a challenge remains in understanding the set of resources required to implement useful quantum protocols. Also, our experimental systems have a large set of degrees of freedom that can be exploited to build quantum networks. A major challenge is thus in developing experimental methods that are able to control and measure all of them.

Brown: We develop and design very abstract mathematical models for fault-tolerant quantum computation. We need to build these models in the laboratory and, ultimately, we need to fabricate them at large scale for commercial use. A major challenge we must overcome is building collaborations with experimental physicists. This is necessary for two reasons. First of all, we need to communicate new models to our colleagues that are working in the laboratory that can correct errors that physical quantum systems experience. It is also important to understand the hardware that can be constructed in the laboratory, together with its shortcomings. This allows us to develop fault-tolerant architectures that can compensate for the weaknesses of the quantum devices that we can make in the laboratory.

Dr Valentina Parigi is Associate Professor at Sorbonne University, working in the Multimode Quantum Optics Team of the Kastler-Brossel Laboratory.

Dr Ben Brown is a theoretical physicist and research fellow at the University of Sydney. 

« SHS ET INFORMATION QUANTIQUE »

On November the 4th, Eleni Diamanti and Nicolas Treps, were invited at BPI France by the co-organizers Elham Kashefi and Olivier Ezzraty to participate to a round table regarding the New French Quantum Ecosystem.

Click here to listen to the complete session

On the 16th and 17th of November, the University of Sydney and Sorbonne University (Sorbonne Center for Artificial Intelligence (SCAI) and Quantum Information Center Sorbonne (QICS)) are hosting a 2-day virtual workshop on Quantum Artificial Intelligence.

As part of the strategic partnership between Sorbonne University and the University of Sydney, which aims to stimulate scientific exchanges and create synergies between research teams, this event launches two workshops on key sectors of scientific research in AI/Quantum.

The workshop is open to any interested researcher at the University of Sydney and Sorbonne University.

Co-chairs:

Presenters:

We hope you can join us for this workshop to contribute your research expertise and network with University of Sydney and Sorbonne Université colleagues.

Please register via the Eventbrite page and a calendar invitation with a zoom link will be sent to you closer to the event date.

Please do not hesitate to get in touch with colleagues at kathleen.berezay@sydney.edu.au (USYD) or rakhee.patel@sorbonne-universite.fr (SU) should you have any questions relating to the event.