Quantum Control and Coherence Protection through the Zeno effect, Applications in Quantum Informatics.
Contrôle Quantique et Protection de la Cohérence par effet Zénon, Applications à l'Informatique Quantique
Résumé
Quantum control is quite an important issue in modern Physics. In particular, in the context of Quantum Computation, controlling the evolution operator enables to implement any quantum gate and thus to perform any computational task on the information stored in the computer. In the first part of this dissertation, after a brief review of the field, a method, called the non-holonomic control, is put forward in order to control the evolution operator. This method is then applied to a realistic physical situation, involving cold atoms of Caesium. The interaction of the computer with its environment constitutes a threat for reliable quantum information storage and processing. However, the development of quantum error-correcting methods, inspired of their classical counterparts, suggests that this danger may be avoided. In the second part of this study, an information protection scheme is presented, based on the quantum Zeno effect, which is then applied to a Rubidium atom.
Le contrôle quantique constitue un enjeu majeur de la Physique contemporaine. Après un bref tour d'horizon du domaine, nous présentons une méthode, appelée contrôle non holonôme, qui permet d'imposer à système quantique quelconque une évolution unitaire arbitrairement choisie. Dans le contexte de l'Informatique Quantique, cette technique peut être utilisée pour réaliser n'importe quelle porte quantique : à titre d'exemple, nous montrons comment appliquer une porte CNOT à un système de deux atomes de Césium froids en interaction. L'interaction de l'ordinateur avec son environnement risque de compromettre sa fiabilité. Le développement récent de la correction d'erreurs quantiques, inspirée des techniques classiques, suggère néanmoins que ce danger peut être évité. Après une présentation succincte du cadre général de la correction d'erreurs, nous proposons une méthode de protection de l'information fondée sur l'effet Zénon. Cette méthode est ensuite appliquée à un atome de Rubidium.