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Responsable(s) Olivier Landon-Cardinal, Patrick Cardinal

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Olivier Landon-Cardinal, Patrick Cardinal


PLAN DE COURS

Hiver 2021
GTI780 : Sujets émergents en technologies de l'information (3 crédits)
Informatique quantique


Modalités de la session d’hiver 2021


Pour assurer la tenue de la session d’hiver 2021, les modalités suivantes seront appliquées :


La plupart des cours de la session d'hiver seront donnés à distance. Les autres seront donnés en présence si la situation socio-sanitaire le permet. Cette information est disponible sur l’horaire de la session d’hiver diffusé sur le site de l’ÉTS ainsi que sur Cheminot.

L’étudiant inscrit à un cours à distance doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. L’étudiant doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.


Les cours à distance pourraient être enregistrés, à la discrétion de l’ÉTS, afin de les rendre disponibles aux étudiants inscrits aux cours.


La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l'ÉTS.


Les examens intra se feront normalement à distance. Les examens finaux se feront normalement en présence si la situation socio-sanitaire le permet.


Pour les examens (intra, finaux) qui devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.

Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’hiver 2021, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et que, si requis, elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour tout ou partie de la session d’hiver 2021.

Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.

En vous inscrivant ou en demeurant inscrit, vous acceptez les modalités particulières de la session d’hiver 2021.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 17 janvier 2021 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 31 janvier 2021 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Données non disponibles




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

Au terme de ce cours, l’étudiant aura vu les aspects nouveaux et cruciaux en technologie de l’information.

Stratégies technologiques pertinentes liées à la planification, à la conception ou à la gestion des systèmes matériels ou logiciels actuels ou proposés par les industries qui évoluent dans le domaine des technologies de l’information.




Objectifs du cours

Les objectifs du cours sont de

  • présenter les bases de l'information quantique, en particulier le formalisme mathématique associé.
  • présenter les bases du calcul quantique : circuits quantiques et des algorithmes quantiques simples.
  • introduire les autres domaines de l'information quantique via les corrélations quantiques et l'intrication.



Stratégies pédagogiques

Le cours comporte deux périodes :

  1. le cours magistral de trois heures et demie pour la présentation de la théorie et
  2. une période de travaux pratiques pour permettre aux étudiants de
  • mettre en application les notions introduites durant le cours
  • effectuer des calculs sur des ordinateurs quantiques via la plateforme en ligne IBM Quantum Experience.



Utilisation d’appareils électroniques

La calculatrice symbolique TI nSpire sera utilisée, en particulier pour effectuer des calculs matriciels.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Jeudi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Vendredi 08:30 - 10:30 Laboratoire



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Olivier Landon-Cardinal Activité de cours Olivier.Landon-Cardinal@etsmtl.ca B-2534



Cours

I. Base de l'information quantique

Semaine 1 Introduction à l'information quantique + Bit vs quantum bit (qubit)
Semaine 2 État à un qubit : mesure et sphère de Bloch
Semaine 3 État à un qubit : représentation matricielle d'un état à un qubit et porte quantique à un qubit
Semaine 4 État à deux qubits et plus : intrication et portes quantiques à deux qubits

II. Calcul quantique

Semaine 5 Circuits quantiques : notions générales + algorithme de Deutsch
Semaine 6 Circuits quantiques : algorithmes de Deutsch-Josza et Simon
Semaine 7 Examen intra
Semaine 8 Algorithmes quantique : algorithme de Grover
Semaine 9 Algorithmes quantique : algorithme de Shor

III. Corrélations quantiques

Semaine 10 Système quantique ouvert : mélange statistique
Semaine 11 Corrélations quantiques : non-clonage et téléportation
Semaine 12 Corrélations quantiques : cryptographie et inégalités de Bell
Semaine 13 Corrélations quantiques : correction d'erreur quantique




Laboratoires et travaux pratiques

I. Base de l'information quantique

TP 1 Manipulation des états à 1 qubit
TP 2 Représentation matricielle et transformation à 1 qubit
TP 3 Intrication

II. Calcul quantique

TP 4 Introduction à QISKIT et IBM Quantum Experience
TP 5 Circuits simples sur QISKIT
TP 6 Visiteurs de l'industrie quantique québécoise
TP 7 Visiteurs de l'industrie quantique québécoise
TP 8 Algorithme de Grover
TP 9 Algorithme de Shor

III. Corrélations quantiques

TP 10 Tomographie quantique
TP 11 Téléportation et codage super-dense
TP 12 Révision
 




Utilisation d'outils d'ingénierie



Évaluation

Mini-tests : 10%

Devoir(s) : 30%

Examen intra : 30%

Examen final : 30%




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 18 février 2021



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


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 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
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 étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-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 les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

A First Introduction to Quantum Computing and Information de Bernard Zygelman, Springer (2018)
Disponible en ligne via la bibliothèque de l'ETS : https://etsmtl.on.worldcat.org/oclc/1054886995
La version en ligne est suffisante pour les besoins du cours.




Ouvrages de références

Quantum Computation and Quantum Information, Isaac Chuang et Michael Nielsen
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_Computation_and_Quantum_Information
LA référence standard dans le monde de l'information quantique.

Quantum Computer Science : an introduction, N. David Mermin
https://doi.org/10.1017/CBO9780511813870
Livre pédagogique et agréable à lire destiné à des informaticiens.

Notes en ligne du cours "Quantum computation" à Caltech, par John Preskill.
http://theory.caltech.edu/~preskill/ph219/index.html
Notes de cours d'excellente qualité écrites par un chercheur emblématique de l'information quantique.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles