Découverte de l'informatique quantique, état de l'art et tests sur machine IBM - Université Clermont Auvergne Access content directly
Reports Year : 2020

Discovery of quantum computing, state of the art and tests on an IBM machine

Découverte de l'informatique quantique, état de l'art et tests sur machine IBM

Abstract

The goal of this research report was to draw the state of the art of the advancement in quantum computing as part of a project of the International Master Research of the ISIMA engineering school. To do so, we first studied the principles of quantum physics required to understand quantum computing, namely, quantum superposition, quantum entanglement and wave-function collapse. These principles define a qubit which represents the quantum information. Qubits are, however, limited by decoherence, which prevents them to stay in a superposed state for a long period of time, and the no-cloning theorem, which prevents the copy of the superposed state of a qubit. We can interact with qubits thanks to quantum gates which composed quantum circuits. Throughout this project, we analysed Grover’s algorithm which is a quantum search algorithm. Then, we implemented it with Qiskit, a Python’s library developed by IBM. Eventually, we executed it on a real quantum computer available on IBM Q Experience and we found reproducibility issues. Today, quantum computers cannot handle many qubits nor apply many quantum gates, but it was enough for Google to claim to have reached quantum supremacy in October 2019.
Le but de ce rapport de recherche était de dresser un état de l’art de l’avancement en informatique quantique dans le cadre d’un projet du Master de recherche international de l’école d’ingénieur ISIMA. Pour cela, nous avons d’abord étudié les principes de la physique quantique nécessaires à la compréhension de l’informatique quantique, à savoir, la superposition quantique, l’intrication quantique et la réduction du paquet d’onde. Ces principes permettent de définir le concept de qubit qui est le support de l’information quantique. Le qubit est limité par le phénomène de décohérence qui empêche les qubits de rester longtemps dans un état superposé. De plus, il est impossible de copier l’état d’un qubit à cause du théorème de non-clonage. Les qubits peuvent être manipulés avec des portes quantiques qui forment alors des circuits quantiques. Au cours de ce projet, nous avons analysé l’algorithme de Grover qui est un algorithme quantique de recherche. Puis, nous l’avons implémenté à l’aide de la bibliothèque Python Qiskit développée par IBM. Enfin, nous avons exécuté cet algorithme sur un véritable ordinateur quantique mis à disposition via la plateforme IBM Q Experience et nous avons constaté des problèmes de reproductibilité. A ce jour, les ordinateurs quantiques ne sont capables de manipuler qu’un nombre restreint de qubits et de leurs appliquer un nombre restreint de portes quantiques mais cela a été suffisant pour que Google affirme avoir atteint la suprématie quantique en octobre 2019.
Rapport Cluzel et al 2020 (1).pdf (1.35 Mo) Télécharger le fichier

Dates and versions

hal-04052636 , version 1 (30-03-2023)

Identifiers

  • HAL Id : hal-04052636 , version 1

Cite

Thomas Cluzel, Claude Mazel, David R.C. Hill. Découverte de l'informatique quantique, état de l'art et tests sur machine IBM. LIMOS. 2020. ⟨hal-04052636⟩
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