Quantum information processing for quantum simulations
Traitement quantique de l’information pour les simulations quantiques
Résumé
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 ansätze, even when the initial state is far from the solution. Moreover, the number of parameters and the number of CNOT entanglement gates are cut by half.
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.
Mots clés
Coupler
Generalized flux qubit
Floquet method
Variational quantum algorithme
Variational quantum algorithmes
VQA
Fermi-Hubbard model
QOCA
ADAPT-VQE
Parametrized quantum circuit
Superconducting circuit
Superconducting circuits
Superconducting qubits
Two-qubit gate
Two-qubit gates
ZZ interaction
Positive anharmonicity
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
Domaines
Chimie théorique et/ou physiqueOrigine | Version validée par le jury (STAR) |
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