Information quantique

Nous vivons dans l'âge de l'information. Les industries liées à la transmission et au traitement de l'information représentent plus du quart de l'économie mondiale. Or l'information repose ultimement sur un support physique. De la même manière que la physique quantique a révolutionné notre compréhension de la matière au XXe siècle, elle a le potentiel de révolutionner le traitement, la transmission, et même la nature de l'information au XXIe siècle. L’unité élémentaire d'information classique (ou bit) est un système physique qui peut exister dans deux états macroscopiques bien délimités. Son équivalent quantique (ou qubit) est un système physique qui peut exister dans deux états quantiques différents, ou dans une superposition de ces deux états. Cette possibilité de superposer des états en physique quantique entraîne qu'un qubit peut être à la fois dans l'état « vrai » et l'état « faux »; certains algorithmes mettent à profit cette possibilité pour accélérer des tâches de façon exponentielle, bien au-delà de ce qu'un ordinateur classique ne pourrait jamais accomplir. 

Cette promesse s'accompagne de défis immenses, mais réalistes, à la fois dans la construction de qubits physiques qui peuvent conserver leur état de superposition dans un environnement sans cesse perturbateur, dans la conception de systèmes qui permettent d'assembler  et de contrôler des qubits, et dans la conception d'algorithmes robustes qui peuvent résister aux inévitables imperfections de ces systèmes. Non seulement ce nouveau domaine de la physique est-il extrêmement prometteur sur le plan technologique, mais il a stimulé un renouveau dans l'étude des fondements de la mécanique quantique et des effets quantiques à l'échelle macroscopique.

Le département de physique s'est mérité une réputation enviable à l'échelle mondiale dans ce domaine jeune et en pleine croissance. Trois laboratoires sont consacrés au traitement ou au contrôle de l'information quantique dans un environnement de très basse température (quelques millièmes de degrés au-dessus du zéro absolu). Des chercheurs théoriciens se consacrent à la conception de systèmes basés sur des qubits, à la conception d'algorithmes quantiques robustes et à des méthodes numériques pour étudier les systèmes comportant un grand nombre de qubits.

Chercheurs

Alexandre Blais (page personnelle)
Théorie de l’optique quantique et de l’information quantique dans les circuits supraconducteurs. Théorie de l’électrodynamique quantique en circuits et des qubits supraconducteurs.

Glen Evenbly (page personnelle)
Développement et application de méthodes de simulation numérique pour systèmes à N-corps quantiques. Théorie et applications des réseaux de tenseur.

Michel Pioro-Ladrière (page personnelle)
Architectures basées sur des qubits de spin. Manipulation du spin d'électrons confinés dans des boîtes quantiques à l'aide de micro-aimants.

David Poulin (page personnelle)
Algorithme de calcul quantique résistants aux erreurs. Outils de la théorie de l'information quantique pour l'étude de questions fondamentales en physique.

Bertrand Reulet (page personnelle)
Traitement des signaux quantiques. Étude expérimentale du bruit d’origine quantique.