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Quantum information processing for quantum simulations ; Traitement quantique de l’information pour les simulations quantiques

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Title: Quantum information processing for quantum simulations ; Traitement quantique de l’information pour les simulations quantiques
Authors: Le Calonnec, Camille
Contributors: Strasbourg, Université de Sherbrooke (Québec, Canada), Pupillo, Guido, Blais, Alexandre
Publication Year: 2023
Collection: theses.fr
Subject Terms: Circuit supraconducteur, Circuits supraconducteurs, Porte logique à deux qubits, Portes logiques à deux qubits, Interaction ZZ, Anharmonicité positive, Qubits supraconducteurs, Coupleur, Qubit généralisé de flux, Méthode de Floquet, Algorithme quantique variationnel, Algorithmes quantiques variationnels, VQA, Modèle de Fermi-Hubbard, QOCA, Adapt-VQE, Superconducting circuit, Superconducting circuits, Superconducting qubits, Two-qubit gate, Two-qubit gates, ZZ interaction, Positive anharmonicity, Coupler, Generalized flux qubit, Floquet method, Variational quantum algorithme, Variational quantum algorithmes, Fermi-Hubbard model, Parametrized quantum circuit
Description: Cette thèse s’attaque à deux défis : la réalisation de portes logiques rapides et à haute fidélité entre des qubits supraconducteurs, et la conception d’ansätze pour les algorithmes quantiques variationnels. Dans la 1ère partie, nous introduisons un dispositif, qui permet de réaliser des portes d’intrication paramétriques entre deux qubits tout en supprimant l’interaction ZZ entre les qubits. Nous avons développé un modèle décrivant le dispositif, ainsi qu’une méthode basée sur la théorie de Floquet permettant d’extraire le temps d’une porte logique plus rapidement que les méthodes numériques standard. Nous étudions l’espace des paramètres et décrivons l’expérience réalisée par nos collaborateurs de Princeton.Dans la 2nd partie, nous avons développé un ansatz permettant de résoudre le modèle de Fermi Hubbard (FHM). Ce nouvel ansatz utilise les avantages de deux ansätze préexistants, et permet d’obtenir l’état fondamental du FHM avec une précision bien supérieure aux ansätze standards, ce même lorsque l’état initial est loin de la solution. De plus, le nombre de paramètres et le nombre de portes d’intrication CNOT sont divisés par deux. ; This thesis tackles two challenges: the realization of fast and high-fidelity logic gates between superconducting qubits, and the design of ansätze for variational quantum algorithms. In Part 1, we introduce a device that enables the realization of parametric entangling gates between two qubits while suppressing the ZZ interaction between the qubits. We have developed a model describing the device, and developed a method based on Floquet theory for extracting gate times much faster than standard numerical methods. We study the parameter space and describe the experiment carried out by our Princeton collaborators.In Part 2, we develop an ansatz which we use for solving the Fermi Hubbard Model (FHM). This new ansatz uses the advantages of two pre-existing ansätze, which allows us to find the ground state of the FHM with a much higher accuracy than standard ...
Document Type: thesis
Language: English
Relation: http://www.theses.fr/2023STRAF077/document
Availability: http://www.theses.fr/2023STRAF077/document
Rights: Open Access ; http://purl.org/eprint/accessRights/OpenAccess
Accession Number: edsbas.878B5048
Database: BASE
Description
Abstract:Cette thèse s’attaque à deux défis : la réalisation de portes logiques rapides et à haute fidélité entre des qubits supraconducteurs, et la conception d’ansätze pour les algorithmes quantiques variationnels. Dans la 1ère partie, nous introduisons un dispositif, qui permet de réaliser des portes d’intrication paramétriques entre deux qubits tout en supprimant l’interaction ZZ entre les qubits. Nous avons développé un modèle décrivant le dispositif, ainsi qu’une méthode basée sur la théorie de Floquet permettant d’extraire le temps d’une porte logique plus rapidement que les méthodes numériques standard. Nous étudions l’espace des paramètres et décrivons l’expérience réalisée par nos collaborateurs de Princeton.Dans la 2nd partie, nous avons développé un ansatz permettant de résoudre le modèle de Fermi Hubbard (FHM). Ce nouvel ansatz utilise les avantages de deux ansätze préexistants, et permet d’obtenir l’état fondamental du FHM avec une précision bien supérieure aux ansätze standards, ce même lorsque l’état initial est loin de la solution. De plus, le nombre de paramètres et le nombre de portes d’intrication CNOT sont divisés par deux. ; This thesis tackles two challenges: the realization of fast and high-fidelity logic gates between superconducting qubits, and the design of ansätze for variational quantum algorithms. In Part 1, we introduce a device that enables the realization of parametric entangling gates between two qubits while suppressing the ZZ interaction between the qubits. We have developed a model describing the device, and developed a method based on Floquet theory for extracting gate times much faster than standard numerical methods. We study the parameter space and describe the experiment carried out by our Princeton collaborators.In Part 2, we develop an ansatz which we use for solving the Fermi Hubbard Model (FHM). This new ansatz uses the advantages of two pre-existing ansätze, which allows us to find the ground state of the FHM with a much higher accuracy than standard ...