Prérequis

Cursus commun en informatique ; Bases en algèbre linéaire.

Une connaissance de la mécanique quantique peut aider, mais n'est pas nécessaire.

Présentation générale

L'informatique quantique est un modèle de calcul susceptible de révolutionner un certain nombre de domaines: calcul haute-performance, chimie, cryptographie, apprentissage automatique… Ce cours présente ce qu'est l'informatique quantique, ses forces et faiblesses et comment se programme un ordinateur quantique. Pour illustrer le propos seront présentés l'algorithme de factorisation de Shor ainsi que quelques algorithmes récents en rapport avec l'apprentissage automatique.

Acquis d’apprentissage visés dans le cours

A l'issue de ce cours, les étudiants seront capables de :

• Décrire les différences entre le calcul quantique et le calcul
• Discerner les gains de performances potentiels des algorithmes quantiques et classiques.
• Évaluer les applications métier du calcul quantique.
• Déterminer les exigences techniques des ordinateurs quantiques pour exécuter de manière réaliste de grands algorithmes quantiques.

Moyens

Les 14 {$\times$} 1h30 séances présentent de manière incrémentale les notions nécessaires. Chaque notion est présentée de manière théorique (en CM) puis mise en application, par des TDs sur papier et des travaux pratiques sur machine.

Description des compétences acquises à l'issue du cours

Compétence C2.1 - Avoir approfondi un domaine ou une discipline relatifs aux sciences fondamentales ou aux sciences de l'ingénieur

Compétence C6.4 - Spécifier, concevoir, réaliser et valider un logiciel complexe

Contenu

• Modèle de calcul quantique: notions mathématiques
• Ensembles d'instructions quantiques, circuits quantiques et programmation quantique
• Implémentation physique, correction d'erreurs
• Sous-routines quantiques, algorithme de Shor
• Discussion sur le gain en complexité
• Apprentissage automatique quantique: VQE, QAOA, QSD, etc.

Méthodes pédagogiques

Le cours module théorie et application, la théorie servant de fil directeur pour une compréhension fine des processus en jeu dans les outils et méthodes présentés en TP.

Méthodes d'évaluation

L'évaluation consiste en du contrôle continu et un projet noté.