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31/03/2020

European Research Council : un succès pour Pierre Rouchon

Le projet "Quantum Feedback Engineering" financé

Et si les futures technologies quantiques révolutionnaient à la fois vitesses de calcul, sécurité des communications et précision des capteurs ? C’est peut-être pour bientôt grâce au projet « Quantum Feedback Engineering, Q-Feedback », porté par Pierre Rouchon, Professeur à MINES ParisTech, PSL (Centre Automatique et Systèmes), membre de l’équipe QUANTIC (Inria/ENS/MINES-ParisTech), et qui lui vaut de décrocher une bourse de l’European Research Council (ERC Advanced Grant). Cette bourse, d’un montant maximal de 2,5 M€ sur 5 ans, permettra de développer la branche quantique de la théorie du contrôle et de l'automatique, indispensable aux futures technologies quantiques. Explications

European Research Council : un succès pour Pierre Rouchon Le professeur Pierre Rouchon

Protéger cohérences et intrications 

Ces futures technologies reposent sur deux ressources clés mais fragiles : cohérences et intrications quantiques. Pour avancer, il faut répondre à une question centrale : comment concevoir des machines qui exploitent ces deux ressources tout en les protégeant efficacement contre les bruits et perturbations externes, c’est-à-dire la décohérence quantique ?

En pointe : l’expertise du Centre Automatique et Systèmes (CAS)

Rendre un système classique résilient face à l'influence de bruits et de perturbations est l'un des principaux problèmes déjà étudiés au Centre Automatique et Systèmes (CAS MINES ParisTech), créé en1968 par Rudolph Kalman, concepteur du filtre de Kalman. « Le but de cette bourse ERC est d'étendre, avec l'équipe QUANTIC (Inria/ENS/MINES-ParisTech), cette problématique aux systèmes
quantiques » explique Pierre Rouchon. « Plus précisément l'ambition scientifique est d'analyser et de concevoir des systèmes de rétroaction (feedback) pour protéger et stabiliser cohérences et intrications quantiques ».

Deux développements majeurs

Cette bourse va permettre de développer à la fois :

  • des méthodes mathématiques pour exploiter les aspects intrinsèquement stochastiques (aléatoires) des mesures quantiques,
  • des techniques perturbatives originales et spécifiques aux systèmes quantiques ouverts.

A la clé : une nouvelle stratégie hiérarchisée, regroupant de façon structurée des échelles très différentes pour la modélisation, la conception, l'analyse et la simulation - sur des ordinateurs classiques - de boucles de rétroaction adaptées aux systèmes quantiques ouverts.

Des composants élémentaires mieux protégés

Le composant élémentaire d'une machine quantique est le bit quantique (qubit), un système qui peut adopter n'importe quelle superposition cohérente de deux états quantiques orthogonaux. « Malgré des progrès majeurs, les qubits restent fragiles et perdent leurs propriétés quantiques avant qu'un ensemble de manipulations significatives puisse être accompli.  Pour cette raison, un qubit doit être à la fois protégé contre les perturbations externes tout en restant aisément manipulable ».

Vers de futurs bits quantiques

Aujourd'hui, un tel qubit reste à construire. En collaboration avec les expérimentateurs de l'équipe QUANTIC sur les circuits Josephson supra-conducteurs autour de Zaki Leghtas (Maître-Assistant au Centre Automatique et Systèmes, MINES ParisTech - PSL, Physicien Expérimentateur au  LPENS ENS-Paris, PSL, titulaire de l'ERC Starting Grant ECLIPSE), l'ambition pratique du projet Q-Feedback est de concevoir, en s'appuyant sur les méthodes mathématiques et numériques précédentes, de tels qubits facilement intégrables dans une machine quantique.
 

A consulter :

Une bourse pour Zaki Leghtas 

Le Centre Automatique et Systèmes, MINES ParisTech

L’équipe QUANTIC entre Inria-Paris, ENS-Paris et MINES ParisTech

L’équipe Physique Mésoscopique du LPENS, ENS-Paris 

Une bourse ERC pour Pierre Rouchon - MINES ParisTech

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