Ressources non gaussiennes pour les avantages quantiques avec des variables continues – NoRdiC

Les ordinateurs quantiques sont peut-être la plus attendue de toutes les technologies quantiques potentielles. Ils offrent un avantage quantique qui permet de résoudre des problèmes qui sont hors de portée des dispositifs classiques. Pourtant, la question fondamentale "Quelle propriété physique est à la base de la puissance de calcul d'un ordinateur quantique ?" n'a pas de réponse claire et nette.
Dans NoRdiC, nous cherchons à répondre à cette question pour les plateformes à variables continues, où l'information quantique est codée en degrés de liberté continus. Sur la base des résultats de la théorie de la complexité computationnelle, nous formulons l'hypothèse de recherche selon laquelle les corrélations quantiques non gaussiennes jouent un rôle crucial dans l'obtention d'un avantage quantique dans ces plateformes.
Pour comprendre le rôle de ce phénomène dans les protocoles de calcul quantique, il est essentiel d'explorer sa physique fondamentale. Par conséquent, le premier objectif de NoRdic est de développer un cadre théorique pour étudier ces corrélations quantiques et comprendre leurs propriétés dans des systèmes à petite échelle. Ces systèmes à petite échelle servent de blocs de construction pour créer les grands systèmes nécessaires aux protocoles quantiques. L'étape suivante de NoRdiC consiste à trouver des signatures à gros grain qui permettent d'identifier la présence de corrélations quantiques non gaussiennes dans ces grands systèmes. Pour ce faire, nous exploitons l'idée que, même si l'état quantique multimode complet est inaccessible, nous pouvons extraire des informations de tous les sous-systèmes bimodes. Cela nous permet de construire des réseaux, où chaque nœud correspond à un mode, et où une connexion dans le réseau représente la corrélation entre ces modes. Notre objectif est de trouver des signatures d'intrication non-gaussienne dans ces réseaux.
Une fois que la physique fondamentale des corrélations quantiques non gaussiennes sera dévoilée, nous pourrons étudier leur rôle dans les protocoles quantiques. Dans un premier temps, nous voulons prouver formellement que ces corrélations quantiques sont nécessaires pour mettre en œuvre un protocole difficile à simuler avec des ressources classiques. Ensuite, nous souhaitons développer des protocoles qui utilisent des corrélations quantiques non gaussiennes pour résoudre des problèmes de théorie des graphes. Ces problèmes sont étroitement liés à l'analyse basée sur le réseau qui a été effectuée pour trouver la signature des corrélations quantiques non gaussiennes. Ainsi, les mêmes techniques qui dévoilent la physique fondamentale des grands états non gaussiens seront maintenant affinées pour mettre en œuvre des protocoles informatiques. Ainsi, NoRdiC devrait permettre de démontrer un avantage quantique pratique sur des plateformes à variables continues.