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Simulation de systèmes numériques contenant un accélérateur quantique

Défi technologique : Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (en savoir +)

Département : Département Systèmes et Circuits Intégrés Numériques (LIST)

Laboratoire : Laboratoire Fonctions Innovantes pour circuits Mixtes

Date de début : 01-09-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-0647

Contact : eric.guthmuller@cea.fr

Les ordinateurs quantiques suscitent un énorme engouement médiatique, mais nous sommes encore loin d'avoir un ordinateur quantique disponible. Il existe des simulateurs logiciels, limités en nombre de QuBits simulables, des expérimentations avec quelques QuBits accessibles en ligne. On sait néanmoins que la machine finale sera un ordinateur classique connecté à un accélérateur quantique constitué d'une grande quantité de QuBits physiques pilotés par de l'électronique. Cette électronique aura un rôle essentiel : lancer les expérimentations, allouer les QuBits physiques, adapter le circuit quantique à la topologie physique, gérer les corrections d'erreur, piloter les instructions quantiques, effectuer les mesures, etc. Énormément de questions sont en suspend. Celle que l'on souhaite traiter dans cette thèse est la simulation de la constitution de l'électronique de contrôle de l'accélérateur?(l'équivalent de la micro architecture d'un ordinateur classique). Plusieurs hypothèses ont été proposées dans la littérature, mais n'ont pas fait l'objet de validation. Dans cette thèse on se proposera de constituer un simulateur de haut niveau, permettant de tester ces différentes hypothèses de micro architecture. Ce simulateur utilisera des supercalculateurs existant pour la simulation fonctionnelle des QuBits, simulera différentes hypothèses en faisant fonctionner des algorithmes quantiques de la littérature. Ce simulateur permettra de modéliser les caractéristiques de fonctionnement de l'ordinateur quantique final en l'alimentant avec des modèles de performances existant. Des liens seront faits avec (1) des travaux actuels du CEA Grenoble sur la création de QuBits physiques dont la caractérisation pourront alimenter le simulateur et avec (2) des travaux sur la topologie des ensembles de QuBits physique qui sont en cours de développement. Le candidat devra avoir de bonnes connaissances en architecture des ordinateurs, avoir des notions dans le domaine du calcul quantique et des connaissances dans le domaine de la modélisation / mesure de performance. Les grandes étapes de la thèse seront la partie état de l'art qui inclura les travaux actuellement en cours au CEA, la définition et la conception d'une plateforme de simulation et des expérimentations avec cette plateforme dont le modèle de performance sera alimenté peu a peu par les résultats des expérimentations en cours au CEA.

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