Quantip
Région Ile de France

Équipe
Cryptologie symétrique, cryptologie fondée sur les codes et informations quantiques (COSMIQ)

Laboratoire

INRIA

1 rue Honoré d'Estienne d'Orves
Bâtiment Alan Turing
Campus de l'École Polytechnique
91120 Palaiseau

Responsable

Jean-Pierre TILLICH

Membres permanents

  • Anne CANTEAUT

  • André CHAILLOUX

  • Pascale CHARPIN

  • Gaëtan LEURENT

  • Anthony LEVERRIER

  • María NAYA-PLASENCIA

  • Léo PERRIN

  • Nicolas SENDRIER

Site Internet

Activité scientifique

Les travaux de recherche de l’équipe-projet COSMIQ sont essentiellement consacrés à la conception et à l’analyse de la sécurité d’algorithmes cryptographiques, dans le contexte classique ou quantique. Ils sont notamment motivés par le fait que la cryptographie est actuellement dans une situation relativement fragile : la sécurité des primitives disponibles, symétriques ou asymétriques, est en effet menacée par les progrès récents de la cryptanalyse ou par l’éventuelle construction d’un ordinateur quantique. La plupart de nos travaux combinent les aspects fondamentaux et pratiques de la protection de l’information (cryptanalyse, conception d’algorithmes, mise en oeuvre).

Le projet COSMIQ fait suite au projet SECRET depuis le 1er janvier 2020 (qui faisait lui-même suite au projet CODES depuis le 1er janvier 2008).

Équipe
Quantum information circuits (QUANTIC)

Laboratoire

INRIA

Responsable

Mazyar MIRRAHIMI

Membres permanents

  • Philippe CAMPAGNE-IBARCQ

  • Zaki LEGHTAS

  • Mazyar MIRRAHIMI

  • Pierre ROUCHON

  • Alain SARLETTE

Site Internet

Activité scientifique

L’équipe QUANTIC se trouve à l’interface théorique et expérimentale de l’ingénierie quantique, un domaine en émergence lié aux applications en information, calcul et communications quantiques. L’objectif principal de cette équipe interdisciplinaire formée par des physiciens et mathématiciens appliqués, est de développer à la fois des méthodes et des dispositifs expérimentaux assurant un traitement robuste de l’information quantique.

Équipe
Diamond enabled materials and sensors (DIADEMS)

Laboratoire

Laboratoire lumière, matériaux, interfaces

UMR 9024
ENS Paris-Saclay
4 avenue des sciences
91190, Gif-sur-Yvette

Responsable

Jean-François ROCH

Membres permanents

  • Jean-François ROCH

  • Martin SCHMIDT

  • Nicolas VERNIER

  • Marie-Pierre ADAM

  • Julien VANEECLOO

Site Internet

Activité scientifique

Les activités de Diadems sont liées à l’utilisation des défauts ponctuels du diamant comme capteurs quantiques. Cette activité porte principalement l’application des centres NV azote-lacune à des cas d’usage. Les propriétés quantiques du centre NV étant conservées à très haute pression, nous avons intégré les centres NV sur la pointe d’une enclume diamant, ce qui permet d’explorer les propriétés magnétiques et supraconductrices des matériaux à l’intérieur d’une cellule à enclumes de diamant.

Nous collaborons activement avec l’équipe de Thierry Debuisschert à Thales R&T (Palaiseau) et avec le groupe « Hautes pressions statiques » dirigé par Paul Loubeyre au CEA-DAM (Bruyères-le-Châtel). Diadems coordonne également le projet equipex+ e-Diamant (2021-2027) dont l’objectif est de faire de la France un fournisseur mondial de diamant pour les technologies quantiques. Ce projet implique 11 partenaires dont 6 sont en Île-de-France.

© Jean-François ROCH, 12/06/2024

Figure : Cellule à enclumes de diamant avec les centres NV dans l’enclume de gauche.
Les propriétés quantiques des centres NV, qui ont conduit à une myriade d’applications, sont conservées à haute pression permettant ainsi d’observer l’effet Meissner d’un supraconducteur sous pression

Équipe
Haute mobilité pour les dispositifs quantiques (2DEG)

Laboratoire

Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies

UMR9001
10 boulevard Thomas Gobert, 91120, Palaiseau.

Responsable

Ulf GENNSER

Membres permanents

  • Ulf GENNSER

  • Antonella CAVANNA

Site Internet

Activité scientifique

Cette activité de recherche est centrée sur la croissance épitaxiale de gaz d’électrons bidimensionnels (2DEGs) à base de GaAs pour l’étude des propriétés de transport électronique. Dans ces gaz bidimensionnels, le libre parcours moyen des électrons à basse température peut atteindre plusieurs dizaines de micromètres et la phase quantique peut être préservée jusqu’à un quart de millimètre. Ils constituent donc le « cheval de bataille » suprême de la physique mésoscopique, où nous essayons de comprendre la convergence entre le transport électronique et les propriétés de la mécanique quantique. Un grand nombre de projets de technologies quantiques reposent sur des gaz d’électrons bidimensionnels (2DEG) obtenus par MBE.

© Yong Jin, 2022

Figure : Bâti MBE pour les 2DEGs GaAs/AlGaAs.

Équipe
Control And Geometry (CAGE)

Laboratoire

Laboratoire Jacques-Louis Lions

UMR 7598
4 place Jussieu
75005 Paris

Responsable

Mario SIGALOTTI

Membres permanents

  • Ugo BOSCAIN

  • Jean-Michel CORON

  • Barbara GRIS

  • Kévin LE BALC’H

  • Mario SIGALOTTI

  • Emmanuel TRÉLAT

Site Internet

Activités scientifiques

CAGE est une équipe Inria dont le domaine d’expertise principal est la théorie mathématique du contrôle, et plus précisément le contrôle géométrique. Un axe de recherche important de l’équipe depuis plusieurs années est le contrôle quantique. Nos principales contributions dans ce domaine concernent la caractérisation de systèmes quantiques contrôlables et le développement d’algorithmes de planification de mouvement basés à la fois sur des contrôles oscillants rapides et adiabatiques. CAGE travaille sur l’amélioration des stratégies de contrôle quantique, en particulier pour ce qui concerne les systèmes quantiques évoluant dans des espaces de Hilbert de dimension infinie.

Équipe
Quantum Algorithms, Architectures, Applications and their Theory

Laboratoire

INRIA et ENS

Computer Science department of École Normale Supérieure,
45 rue d’Ulm
75005 Paris

Responsable

Harold OLLIVIER

Membres permanents

  • Harold OLLIVIER

  • Ulysse CHABAUD

  • Francesco ARZANI

Site Internet

Activités scientifiques

Notre programme de recherche est axé sur le développement d’outils théoriques avancés qui peuvent nous aider à comprendre les capacités des ordinateurs quantiques, à améliorer leur conception pour des algorithmes spécifiques et à débloquer de nouvelles fonctionnalités en utilisant le traitement quantique de l’information. En adoptant cette approche intégrée, nous espérons faire progresser l’état de l’art en matière de traitement de l’information quantique et fournir des indications précieuses pour les développements futurs.

Au fil des ans, nous avons développé une expertise dans les domaines suivants

Équipe
Multimode quantum optics

Laboratoire

Laboratoire Kastler Brossel

UMR 8552
4 place Jussieu
75005 PARIS

Responsable

Nicolas TREPS

Membres permanents

  • Claude FABRE (em.)

  • Valentina PARIGI

  • Nicolas TREPS

  • Mattia WALSCHAERS

Site Internet

Activité scientifique

L’optique quantique, en tant qu’enfant de l’optique et de la mécanique quantique, a hérité d’une double linéarité : celle des équations de Maxwell, qui utilisent les modes optiques comme base des solutions, et celle de l’équation de Schrödinger, qui utilise les bases des états quantiques. Considérer ces deux bases sur un pied d’égalité et adapter les champs quantiques non seulement dans des modes donnés, mais aussi en optimisant les formes spatio-temporelles des modes dans lesquels l’état est défini, ouvre de larges perspectives pour traiter les états quantiques complexes. Notre objectif est d’explorer et de caractériser théoriquement les états quantiques qui s’étendent sur de nombreux modes optiques (de plusieurs dizaines à plusieurs milliers) et de nombreux états de base de l’espace de Hilbert, afin de démêler leurs propriétés intrinsèques et de trouver des témoins optimisés de différentes propriétés telles que l’intrication multipartite. Nous étudions également l’utilisation d’états multimodes optimisés pour repousser les limites quantiques de l’estimation multiplexée de paramètres physiques et pour augmenter la capacité des canaux de communications optiques.

 

© Francesca Sansavini, 2021.

Figure : Les membres de l’équipe optique quantique multimode fin 2021.

Équipe
Solid State Neuroscience

Laboratoire

Laboratoire de Physique des Solides

CNRS UMR 8502
Université Paris Saclay
Faculté des Sciences, Bât. 510
F-91405 Orsay cedex

Responsable

Marcelo ROZENBERG

Membres permanents

  • Marcelo ROZENBERG

  • Kang WANG

Site Internet

Activité scientifique

Nous avons découvert qu’un composant électronique conventionnel connu depuis les années 50, le thyristor ou redresseur contrôlé au silicium (SCR), possède des propriétés mémorielles tout à fait analogues à celles d’un matériau de Mott. Nous avons réussi à construire un neurone artificiel extrêmement simple et polyvalent, que nous avons appelé UCN, pour ultra-compact neuron. Nous avons déjà publié plusieurs articles, le premier dans Scientific Reports, qui a fait l’objet d’un article sur le blog Nature’s Research Device and Materials Engineering, et deux autres dans Frontiers in Neuroscience, où nous mettons en œuvre un circuit de réseau neuronal à pointes doté d’une fonction similaire à celle du cerveau, à savoir la détection bi-aurale de la direction du son. Il s’agit d’une réalisation pratique d’un modèle classique de neurobiologie, le modèle de Jeffress. Ce travail démontre que nos UCN peuvent être facilement associés et interconnectés pour former des réseaux. Il ouvre donc la voie à l’exploration pratique de questions fondamentales et urgentes des neurosciences, telles que le comportement électrique émergent et le codage neuronal. Un exemple concret est la question de l’émergence des ondes cérébrales dans un environnement neuronal apparemment connecté et activé de manière aléatoire.

Équipe
Oxitronics

Laboratoire

Laboratoire Albert Fert

UMR 137
1, avenue Augustin Fresnel
94250 Palaiseau

Responsable

Manuel BIBES

Membres permanents

  • Manuel BIBES

  • Agnès BARTHELEMY

  • Lucia IGLESIAS

  • Isabella BOVENTER

Site Internet

Activité scientifique

L’équipe Oxitronics de l’UMPhy possède une solide expérience de la synthèse d’hétérostructures d’oxydes quantiques par dépôt par laser pulsé ou par pulvérisation et de l’étude de leurs propriétés structurelles, électroniques et magnétiques. L’équipe est l’un des pionniers et leaders internationaux de la recherche sur les matériaux multiferroïques et sur le contrôle électrique du magnétisme. Elle a également découvert l’effet de l’électrorésistance géante dans les jonctions tunnel ferroélectriques et a breveté leur utilisation comme synapses électroniques. Au cours des dix dernières années, l’équipe a intensifié ses activités sur les gaz d’électrons bidimensionnels à base d’oxydes qui présentent des mobilités électroniques élevées, sont supraconducteurs à basse température et possèdent un couplage spin-orbite accordable, qui peut être exploité pour convertir des courants de spin et de charge. L’équipe développe axctuellemtn de nouveaux axes de recherche pour explorer la physique de ces systèmes dans des dimensions réduites et dans le régime quantique, afin d’évaluer leur potentiel pour l’informatique quantique (qubits spin-orbite, Majorana zero-modes, etc).

© Manuel Bibes

Figure : Conversion spin-charge dans un gaz bidimensionnel LaAlO3/SrTiO3.

Équipe
Proofs and Programs

Laboratoire

Institut de Recherche en Informatique Fondamentale

IRIF - UMR 8243
Université Paris Cité
Bâtiment Sophie Germain
Case courrier 7014
8 Place Aurélie Nemours
75205 Paris Cedex 13

Responsable

Claudia FAGGIAN

Membres permanents

  • Claudia FAGGIAN

  • Thomas EHRHARD

  • Paul-André MEILLIÈS

  • Michele PAGANI

  • Alexis SAURIN

Site Internet

Activité scientifique

Les recherches de l’IRIF en informatique quantique comprennent la conception et l’analyse d’algorithmes, l’étude de modèles de calcul et les fondements des langages de programmation.

L’équipe Preuves et programmes de l’IRIF contribue au développement d’une théorie pour les langages de programmation quantiques. Notre objectif est de fournir des principes solides et des méthodes formelles (sémantique des programmes, systèmes de types, machines abstraites, modèles mathématiques) pour l’analyse et le développement de langages de programmation quantiques. Les questions clés sont la modularité et la compositionnalité : elles sont essentielles pour réduire la complexité des programmes quantiques.

 

© Claudia Faggian, 2017.

Figure :La figure montre une machine abstraite exécutant un fragment de programme qui encode une pièce de monnaie quantique.