[Proposition thèse 2021] Fondations sémantiques pour le contrôle cohérent quantique

Titre: Fondations sémantiques pour le contrôle cohérent quantique

Directeur: Simon Perdrix

Co-directeur: Vladimir Zamdzhiev

Résumé:

L’essor récent des technologies quantiques met fortement en évidence le besoin d’un lien, appelée pile quantique, entre la théorie des algorithmes quantiques et ce qui est actuellement développé par les physiciens en terme d’ordinateur quantique. Les langages de programmation quantique sont au coeur de cette pile quantique. Le développement de ces langages fait l’objet d’un nombre grandissant de publications dans des conférences de premier plan. La thèse présentée ici se concentrera sur l’étude du contrôle quantique, c’est-à-dire intuitivement la capacité d’appliquer plusieurs opérations en superposition, élément indispensable à l’accélération quantique. Dans la plupart des langages de programmation quantique, le contrôle quantique est réduit à sa plus simple expression : des primitives, comme le CNot permettent de définir un ‘control-Not’ quantique, obligeant le programmeur à définir les algorithmes quantiques au niveau des qubits en décrivant des circuits quantiques. Les structures de contrôles usuelles (conditionnelle, boucle, appel récursif..) restant classiques dans ces langages. Plus ambitieux, des langages de programmations quantiques comme des lambda-calculs quantique algébriquement linéaires (autorisant la superposition de lambda-termes) permettent un contrôle quantique de haut niveau. L’utilisateur peut a priori décrire des superpositions arbitraire, nécessitant un systèmes de typages pour garantir une évolution globale valide, rendant la mesure quantique et la récursion difficiles à introduire par exemple. L’objectif de la thèse est de proposer un langage de programmation quantique permettant une utilisation de haut niveau de contrôle quantique, notamment les superpositions d’ordres causaux. Des primitives comme le quantum switch démontrent que ce type de contrôle quantique peut être implémenté physiquement, et permet d’accélérer les algorithmes quantiques.

Proposition détaillée PDF: https://homepages.loria.fr/VZamdzhiev/papers/proposal.pdf

Candidature: Envoyez un courriel à Simon Perdrix et Vladimir Zamdzhiev (prenom.nom@loria.fr) avec un CV, une lettre de motivation (1-2 pages), les certificats et relevés de notes de la Licence et du Master (ou équivalents) et deux lettres de recommandation.

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