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École de technologie supérieure

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PLAN DE COURS

Été 2025
GTI750 : Programmation et algorithmes quantiques (3 crédits)


Préalables
Pour tous profils : GTI650, LOG320



Description du cours
Ce cours vise à acquérir des connaissances et à maitriser les techniques de programmation afin d’être en mesure d’implémenter des algorithmes sur des ordinateurs quantiques.

Au terme de ce cours, l’étudiante ou l’étudiant sera en mesure de : comprendre les éléments fondamentaux de la programmation sur des ordinateurs quantiques ; distinguer les différentes techniques de programmation des ordinateurs quantiques ; développer des applications combinant les ordinateurs classiques et quantiques ; analyser les différents problèmes afin de déterminer la meilleure utilisation des ordinateurs quantiques.

Revue des concepts de l’informatique quantique. Différents paradigmes de programmation. Implémentation d’algorithmes existants ou de nouveaux algorithmes pour résoudre des problèmes simples.



Stratégies pédagogiques

La pédagogie du cours est basée sur les méthodes suivantes :

  • Exposés magistraux et lectures individuelles permettent de traiter le contenu du cours;
  • Séances de travaux dirigés permettant de se familiariser avec une plateforme de calcul quantique;
  • Projet en équipe.

Charge d’enseignement : 39 heures de cours

Charge de travaux pratiques / travaux de laboratoire: 36 heures




Informations concernant l’agrément du BCAPG
Ce cours compte 58,8 unités d'agrément réparties comme suit :

Catégories de UA Nombre Proportion Matière(s) traitée(s)
Science du génie 29,4 UA 50,00 %
Conception Ingénierie 29,4 UA 50,00 %






Utilisation d’appareils électroniques

L'utilisation d'un ordinateur personnel sera permis lors de l'examen Intra et de l'examen Final.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mercredi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Jeudi 18:00 - 20:00 Travaux pratiques et laboratoire



Coordonnées du personnel enseignant le cours
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Jean-Marc Robert Activité de cours jean-marc.robert@etsmtl.ca A-2418
01 Jean-Marc Robert Travaux pratiques et laboratoire jean-marc.robert@etsmtl.ca A-2418



Cours
  • Modèles calculatoires (3.5 semaines)
    • Classiques
    • Quantiques
    • Circuits de Clifford et Simulation de circuits
  • Amplification d’amplitude (3.5 semaines)
    • Algorithme de Grover
    • Transformation de Walsh et ses applications
    • Comptage
  • Optimisation  (3 semaines)
  • Correction d’erreur (2 semaine)
    • Approches classiques et leur incapacité en informatique quantique
    • Protocoles de corrections d’erreurs (2 et 3 qubits)
  • Cryptographie quantique et post-quantique (2 semaines)
    • Distribution quantique de clés
    • Sécurité du protocole de distribution quantique de clés
    • Distribution de clé à la Merkle
    • Cryptographie post-quantique



Laboratoires et travaux pratiques

Trois travaux de programmation devront être faits.

  • Simulation de circuits quantiques et portes de Clifford (3 semaines) : 10%
  • Généralisation et utilisation de l'algorithme de Grover (4 semaines) : 10%
  • Problèmes d'optimisation et approximation (4 semaines) : 10%



Utilisation d'outils d'ingénierie

Plateformes pouvant être utilisées

  • Plateforme de Xanadu - Interface PennyLane
  • Plateforme d'IBM - Interface Qiskit



Évaluation


Informations additionnelles :
Devoirs (2) 10% = 5% + 5% Individuel
Projets (3) 30% = 10% + 10% + 10% Équipe de 2 personnes
Examen Intra 30% Individuel
Examen final 30% Individuel

Une moyenne inférieure à 50% dans les évaluations individuelles  entraîne automatiquement un échec au cours. Ceci est une condition nécessaire mais non suffisante pour réussir ce cours.




Seuil de passage pour les éléments à caractère individuel

Note minimale : 50



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 11 juin 2025



Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Aucun travail ne sera accepté après la date de remise. Tout retard non justifié entrainera automatiquement la note de 0.




Absence à une évaluation

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).




Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-nature-academique) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignante ou l’enseignant du cours.



Documentation obligatoire

Pour chaque séance de cours, le support pédagogique sera disponible sur le site Moodle du cours.




Ouvrages de références

Des références optionnelles seront disponibles sur le site Moodle pour approfondir les concepts et sujets abordés durant ce cours.

Toutefois, deux suggestions de livre (non obligatoires):

  • Buchmann, Johannes. Introduction to Quantum Algorithms. Vol. 64. American Mathematical Society, 2024. (Assez près de ce qui est présenté en classe)
  • Nielsen, Michael A., and Isaac L. Chuang. Quantum computation and quantum information. Cambridge university press, 2010. (Vieux classique lourd à transporter)



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site Moodle