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ULB - Université libre de Bruxelles

 

AIDE | QUITTER

   

Année académique 2017-2018
24/05/2019
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Dernière modification : le 23/05/2016 par ROLAND, Jérémie

Langue/Language


Quantum information and computation
INFO - H514

I. Informations générales
Intitulé de l'unité d'enseignement * Quantum information and computation
Langue d'enseignement * Enseigné en anglais
Niveau du cadre de certification * Niveau 7 (2e cycle-MA/MS/MA60)
Discipline * Informatique
Titulaire(s) * [y inclus le coordonnateur] Nicolas CERF (coordonnateur), Raul GARCIA-PATRON SANCHEZ, Jérémie ROLAND
II. Place de l'enseignement
Unité(s) d'enseignement co-requise(s) *
Unité(s) d'enseignement pré-requise(s) *
Connaissances et compétences pré-requises * Linear algebra and probability theory
Programme(s) d'études comprenant l'unité d'enseignement - M-INFOS - Master en sciences informatiques (5 crédits, optionnel)
- M-IRIFS - Master en ingénieur civil en informatique, à finalité spécialisée (5 crédits, optionnel)
- M-IRPHP - Master en ingénieur civil physicien (5 crédits, optionnel)
III. Objectifs et méthodologies
Contribution de l'unité d'enseignement au profil d'enseignement *
Objectifs de l'unité d'enseignement (et/ou acquis d'apprentissages spécifiques) *

Les objectifs finaux sont de
- familiariser les étudiants avec les propriétés de base de l'information quantique, en particulier ses différences avec l'information classique et comment on peut la manipuler en maintenant la cohérence quantique;
- exposer comment ces propriétés peuvent être exploitées dans différentes applications de communication et de calcul, en analysant en particulier la notion d'algorithmes quantiques;
- de confronter les étudiants aux problématiques actuelles du domaine de l'information et de l'informatique quantique, à la fois du point de vue de la physique et de l'informatique.

Acquis d'apprentissage:
A la fin du cours, les étudiants seront capables de
- comprendre les bases de la théorie de l'information quantique et ses principales applications;
- résoudre des problèmes simples en information et informatique quantique;
- concevoir et analyser des algorithmes quantiques simples en utilisant des outils de base comme le "phase kickback", l'amplification d'amplitude et l'estimation de phase.

Contenu de l'unité d'enseignement *

Introduction
- Principes de base de la mécanique quantique (états purs et mixtes, évolution unitaire)
- Mesures quantiques (mesures projectives et POVMs)
- Notion de bit quantique (qubit)
- Théorème de non-clonage quantique

Intrication quantique
- Séparabilité et intrication d'états bipartites
- Non-localité (paradoxe EPR et inégalités de Bell)
- Codage dense, téléportation, fusion d'états
- Jeux quantiques

Théorie de l'information quantique
- Notions de base de la théorie de l'information classique
- Codage de source quantique (entropie de Von Neumann)
- Information classique accessible (borne de Holevo)
- Capacités de canaux quantiques

Cryptographie quantique
- Protocole BB84 pour la distribution de clés quantique
- Distribution de clés quantique basée sur l'intrication

Informatique quantique
- Circuits quantiques et portes universelles
- Phase kickback: Algorithme de Deutsch-Jozsa
- Amplification d'amplitude: Algorithme de Grover
- Transformée de Fourier quantique: Algorithme de factorisation de Shor
- Estimation de phase quantique: Description de Kitaev de l'algorithme de Shor

Correction d'erreur quantique
- Décohérence
- Correction d'erreur classique
- Code de Shor à 9 qubits
- Tolérance aux fautes (bases)

Méthodes d'enseignement et activités d'apprentissages *

- Cours théoriques
- Séances d'exercices
- Projet (basé sur un article scientifique)

Support(s) de cours indispensable(s) * Non
Autres supports de cours
Références, bibliographie et lectures recommandées *

- Michael A. Nielsen and Isaac L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press, 2000
- John Preskill. Lecture notes for the course “Physics 219/Computer Science 219” at Caltech
See in particular chapter 6 for quantum computation: http://www.theory.caltech.edu/~preskill/ph219/index.html#lecture
- David Mermin. Quantum Computer Science; An introduction. Cambridge Univ Press, 2007

IV. Evaluation
Méthode(s) d'évaluation *

- Evaluation continue: projet
- Evaluation finale: examen oral

Construction de la note (en ce compris, la pondération des notes partielles) *
Langue d'évaluation *

Anglais

V. Organisation pratique
Institution organisatrice * ULB
Faculté gestionnaire * Ecole polytechnique Bruxelles
Quadrimestre * Deuxième quadrimestre (NRE : 26181, 42187)
Horaire * Deuxième quadrimestre
Volume horaire

- 12 cours théoriques de 2 heures
- 12 séances d'exercices de 2 heures
- Projet (1ECTS)

VI. Coordination pédagogique
Contact *

Nicolas CERF (ncerf@ulb.ac.be) and Jérémie ROLAND (jroland@ulb.ac.be)

Lieu d’enseignement *

Solbosch

VII. Autres informations relatives à l’unité d’enseignement
Remarques

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Version: 8.1.1.17