Projet ANR-06-BLAN-0218 – QPPRJCCQ : Qubits physiquement proteges : reseaux Josephson et codes correcte quantiques
Programme : Programme blanc (BLANC) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : UNIVERSITE PARIS VI [PIERRE ET MARIE CURIE] (UNIVERSITE PARIS VI [PIERRE ET MARIE CURIE])
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Université Pierre et Marie Curie
Montant : 200000.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 36 mois
Résumé : La recherche proposee dans ce projet porte sur le developpement d'une classe radicalement nouvelle de nano-systemes tolerants au bruit, pouvant etre integres en reseaux et destines au calcul quantique. Le temps de decoherence de ces systemes sera suffisamment long pour permettre la mise en oeuvre pratique de protocoles quantiques de correction d'erreurs specialement adaptes a la nature physique des erreurs susceptibles de se produire dans ces systemes. Ces nano circuits seront les premiers elements qui satisferont a la fois la capacite d'integration et les contraintes de decoherence necessaires au calcul quantique. Le programme de recherche propose est a la frontiere de la physique, des sciences des materiaux et de l'informatique, et est base sur une synergie entre theoriciens et experimentateurs.  Actuellement, de tres grands progres experimentaux ont permis la realisation de systemes avec un petit nombre de qubits. Malgres ces progres, le principal obstacle au developpement de l'ordinateur quantique reste le probleme de la decoherence. Il existe en principe des protocoles de correction d'erreurs, mais leur realisation pratique butte sur la formidable complexite de ces procedures. Au cours de travaux precedents, nous avons propose des systemes physiques a base de nano circuits supraconducteurs dans lesquels la correction d'erreurs est assuree par la geometrie du circuit et les interactions entre ses constituants elementaires. Nous proposons de poursuivre cet axe de recherche avec pour objectifs:  	1) Optimisation de la structure et des parametres des reseaux 	  Josephson de taille intermediaire proteges physiquement contre 	  la decoherence. Nous visons a definir des reseaux pouvant etre 	  fabriques avec la technologie actuelle et presentant des temps 	  de decoherence macroscopiques.  	2) Developpement de procedures pour realiser de facon precise 	  des operations a un qubit qui n'interferent pas avec cette 	  immunite structurelle a la decoherence. Ceci permettra aussi 	  a nos collegues experimentateurs de mesurer le temps de 	  decoherence dans le but de confirmer le scenario de la 	  protection topologique. Ensuite, nous developperons des 	  techniques efficaces pour developper des operations a deux 	  qubits necessaires au calcul quantique.  	3) Prenant appui sur les progres recents dans la caracterisation 	  du bruit affectant les qubits, nous etudierons les effets 	  d'un bruit realiste sur ces reseaux afin d'evaluer les sources 	  principales de decoherence et d'identifier le canal principal 	  d'erreurs logiques sur ces qubits. Inversement, les resultats 	  de telles mesures seront une source d'information precieuse 	  pour affiner les modeles phenomenologiques pour le bruit agissant 	  sur les reseaux Josephson.  	4) Nous chercherons a developper des protocoles de correction 	  d'erreur efficaces qui prennent en compte la nature  	  particuliere des erreurs attendues dans ces systemes. 	  Nous attendons en effet qu'un canal d'erreur (basculement  	  d'un bit ou saut de phase) soit dominant. Ceci permettra 	  d'appliquer a ces problemes des methodes tres puissantes de 	  codage classique. Nous pensons que ces resultats seront 	  applicables a un contexte beaucoup plus large, a savoir la 	  correction quantique d'erreurs dans des systemes avec un 	  type dominant d'erreurs.	 	   La recherche proposee s'appuiera sur nos progres recents dans la conception de circuits Josephson proteges contre le bruit exterieur. Elle prendra en compte tous les modeles phenomenologiques sur le bruit dans de tels circuits qui ont ete developpes tres recemment. Un autre outil important  sera les codes classiques de correction d'erreurs qui seront adaptes a notre probleme quantique. Cette recherche combinera des methodes analytiques et numeriques; les aspects conceptuels et la modelisation detaillee de systemes physiques seront abordes en parallele.