Communications Quantiques

Systèmes de Communication Quantiques

Description : Ce cours propose une introduction structurée et approfondie aux communications quantiques, domaine clé des technologies quantiques reposant sur les principes de la mécanique quantique et de la théorie de l’information. Le cours présente les fondements de l’information quantique, incluant les qubits, l’intrication, les mesures quantiques et les canaux bruités, ainsi que les limites fondamentales imposées à la transmission de l’information par les lois quantiques. Une attention particulière est portée à l’analyse des performances, des pertes et du bruit dans des scénarios réalistes de communication.

Le cours aborde ensuite les principaux protocoles de communication quantique, tels que la distribution quantique de clés (QKD), la téléportation quantique et le codage superdense, ainsi que les questions de sécurité informationnelle et de correction d’erreurs. Les enjeux liés à la transmission à longue distance sont discutés à travers l’étude des répéteurs quantiques et des architectures de réseaux quantiques. Des séances de travaux dirigés complètent les exposés théoriques afin de permettre aux étudiants de résoudre des problèmes analytiques et numériques inspirés de systèmes réels. À l’issue du cours, les étudiants disposeront des outils conceptuels nécessaires pour comprendre, modéliser et évaluer les systèmes modernes de communication quantique, ainsi que leurs perspectives vers un futur Internet quantique.

Acquis d’apprentissage : AA1 : Connaissance des principales ressources quantiques pour l’implémentation de solutions matérielles – AA2 : Mise en oeuvre numérique et expérimentale de protocole de communication quantiques – AA3 : Maitrises des différentes architectures d’ordinateurs quantiques et de leurs limitations – AA4 : Maitrise des techniques existantes en métrologie quantique

Modalités d’évaluation : Examen Ecrit

Compétences évaluées :

  • Conception Génie Physique
  • Modélisation Physique
  • Traitement Données
  • Analyse Systèmes

Responsable de cours : Damien Rontani

Identifiant Geode : SPM-PHY-026

CM :

  1. Information Quantique (1.5 h)
  2. Canaux Quantiques (1.5 h)
  3. Protocole de Communications Quantiques (1) : Cryptographie, Téléportation, Mémoire quantiques, distribution d’intrication (1.5 h)
  4. Protocole de Communications Quantiques (2) : Protocoles de communications sécurisés à variables discretes et continues (1.5 h)
  5. Bruit pertes et Sécurité (1/2) : Pertes et décohérence (1.5 h)
  6. Bruit pertes et Sécurité (2/2) : Répéteurs quantiques & correction d’erreurs (1.5 h)
  7. Implémentations et Perspectives (1.5 h)

TD :

  1. Analyse de protocole de communication quantique (1.5 h)
  2. Analyse de protocole de communication quantique (1.5 h)

TP :

  1. Etude expérimentale d’un protocole de communication quantique (3.0 h)
  2. Etude expérimentale d’un protocole de communication quantique (3.0 h)