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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Patrick Cardinal


PLAN DE COURS

Hiver 2022
GTI780 : Sujets émergents en technologies de l'information (3 crédits)


Modalités de la session d’hiver 2022


Pour assurer la tenue de la session d’hiver 2022, les modalités suivantes seront appliquées :


Les activités d’enseignement de la session d’hiver 2022 comprendront des activités en présence et à distance, lesquelles seront ajustées en fonction de l’évolution de la situation socio-sanitaire.


Pour les cours (ou séances de cours) donnés à distance, l’étudiant ou l'étudiante doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. Il ou elle doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.


Les cours (ou séances de cours) donnés à distance pourraient être enregistrés afin de les rendre disponibles aux personnes inscrites au cours.


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


Les examens (intra, finaux) se feront en présence, si la situation socio-sanitaire le permet.


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 2022, 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, si requis, qu'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 toute ou pour une partie de la session d’hiver 2022. Ainsi, si les examens (intra, finaux) 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.


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 à la session d'hiver 2022, vous acceptez les modalités particulières de la session d’hiver 2022.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 18 janvier 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 1er février 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 20,0 % 40,0 % 40,0 %




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 Lundi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Jeudi 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

La plupart des notions suivantes seront étudiées. La séquence ainsi que le degré de détails seront adaptés en fonction de la progression du groupe.

 

I. Base de l'information quantique

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

II. Calcul quantique

  • Circuits quantiques : notions générales + algorithme de Deutsch
  • Circuits quantiques : algorithmes de Deutsch-Josza et Simon
  • Examen intra
  • Algorithmes quantique : algorithme de Grover
  • Algorithmes quantique : algorithme de Shor

III. Corrélations quantiques

  • Système quantique ouvert : mélange statistique
  • Corrélations quantiques : non-clonage et téléportation
  • Corrélations quantiques : cryptographie et inégalités de Bell
  • Corrélations quantiques : correction d'erreur quantique



Laboratoires et travaux pratiques

I. Base de l'information quantique

  • Manipulation des états à 1 qubit
  • Représentation matricielle et transformation à 1 qubit
  • Intrication

II. Calcul quantique

  • Introduction à QISKIT et IBM Quantum Experience
  • Circuits simples sur QISKIT
  • Visiteurs de l'industrie quantique québécoise
  • Algorithme de Grover
  • Algorithme de Shor

III. Corrélations quantiques

  • Système quantique ouvert
  • Théorème de Bell
     



Utilisation d'outils d'ingénierie

Le cours contiendra une introduction à l'utilisation de la plateforme infonuagique quantique IBM Quantum.




Évaluation

Mini-tests : 10%

Devoir : 30%

Examen intra : 30%

Examen final : 30%




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 21 février 2022



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

Site Moodle du cours

https://ena.etsmtl.ca/course/view.php?id=16438