Implémentation des algorithmes quantiques via l'électrodynamique quantique en cavité - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2016

Implementation of Quantum Algorithms via Quantum Electrodynamics in Cavity

Implémentation des algorithmes quantiques via l'électrodynamique quantique en cavité

Abdelhaq Chouikh
  • Function : Author
  • PersonId : 1046680

Abstract

This thesis deals with the implementation of several logical quantum gates which can be useful for applications in quantum information processing and which will allow performing physically the operations necessary to calculations on qubits. We have at the beginning of this thesis, implemented a phase gate with four qubits. The qubits are represented by the state of the photons in the cavity which interacts with a five-level atom. The second part of this thesis is devoted to the physical realization of two universal quantum gates (iSWAP and Fredkin). We have used three types of qubits: photonic qubits, atomic qubits and dual-rail qubits. After that, We have studied how to realize a multi-qubit controlled-phase gate with one qubit simultaneously controlling N target qubits based on the dipole-dipole interaction (DDI) and the qubit-cavity interaction (ACI) in a cavity QED. Finally we have proposed an approach to achieve quantum computation with atomic qubits in a cavity QED. We have encoded a single qubit on a pair of atoms. The qubit is typically encoded by two two-levels atoms with one is in the ground state while the other in the excited state. This has allowed us to construct an universal set of gates including two rotations (X and Z) on the Bloch sphere of each single qubit and a Controlled NOT gate (CNOT). The experimental feasibility has also been studied by calculating the time and the fidelity of implementation of each quantum gate.
Cette thèse porte sur l'implémentation de plusieurs portes quantiques logiques qui peuvent être utiles pour des applications en traitement de l'information quantique et qui vont permettre de réaliser physiquement les opérations nécessaires aux calculs sur les qubits. Nous avons au début de cette thèse, implémenté une porte de phase à 4 qubits. Les qubits sont représentés par l'état des photons dans la cavité qui est en interaction avec un atome à cinq niveaux. La seconde partie de cette thèse est consacrée à la réalisation physique de deux portes quantiques universelles (iSWAP et Fredkin). Nous avons utilisé trois types de qubits: qubits photoniques et atomiques et qubits double-voie (dual-rail qubits). Nous étudions ensuite comment implémenter une porte de phase quantique à plusieurs qubits (porte NTCP) avec un qubit de contrôle contrôlant simultanément N qubits cibles. Dans ce système (N atomes à deux niveaux + un mode de la cavité) nous tenons compte de l'interaction dipôle-dipôle (atome-atome) en plus de l'interaction atome-cavité. Finalement nous présentons un nouveau moyen pour faire des calculs quantiques avec des qubits atomiques dans une cavité QED. Ces qubits logiques sont encodés en tant que deux atomes de Rydberg circulaires avec un qui est dans l'état fondamental et l'autre dans l'état excité. Cela nous a permis de construire une suite universelle de portes logiques (deux rotations X et Z sur la sphère de Bloch et une porte CNOT). La faisabilité expérimentale de toutes ces portes quantiques a aussi été étudiée en calculant le temps d'implémentation de chaque porte quantique ainsi que la fidélité associée au traitement quantique de tous les systèmes proposés dans cette thèse.
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Dates and versions

tel-02118943 , version 1 (03-05-2019)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02118943 , version 1

Cite

Abdelhaq Chouikh. Implémentation des algorithmes quantiques via l'électrodynamique quantique en cavité. Physique [physics]. UNIVERSITE HASSAN II-CASABLANCA, Faculté des sciences Ben M’sik, 2016. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02118943⟩
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