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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Patrick Cardinal


PLAN DE COURS

Automne 2023
GTI780 : Sujets émergents en technologies de l'information (3 crédits)





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 ou l'étudiante 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 les plateformes en ligne 



Utilisation d’appareils électroniques

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

Le Codebook de Xanadu sera utilisé pour faire des exercices de programmation quantique.



Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 10:30 - 12:30 Laboratoire (C)
Mercredi 08:30 - 12:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Olivier Landon-Cardinal Activité de cours Olivier.Landon-Cardinal@etsmtl.ca B-2534
01 Christophe Pere Laboratoire (C) cc-christophe.pere@etsmtl.ca



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 des plateforme infonuagiques quantiques IBM Quantum et PennyLane de Xanadu.


Évaluation

Mini-tests : 10%

Examen intra : 30%

Devoir (exercices théoriques + programmation) : 30%

Examen final : 30%



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 18 octobre 2023



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).



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 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

Introduction to classical and quantum computing de Thomas Wong

https://www.thomaswong.net/introduction-to-classical-and-quantum-computing-1e3p.pdf

Manuel très pédagogique sans pré-requis mathématiques. 



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.

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



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site Moodle du cours : https://ena.etsmtl.ca/course/view.php?id=19348