Dompter la causalité quantique – TaQC

Les technologies quantiques utilisent des ressources non-classiques comme la superposition et l’intrication pour obtenir un avantage quantique. On a compris récemment qu’il est également possible de tirer un avantage computationnel de structures causales fondamentalement quantiques. Cette "indétermination causale" s'avère être une nouvelle ressource, ouvrant une perspective inédite en information quantique. Toutefois, malgré certains progrès théoriques et expérimentaux, les implications concrètes de ces recherches pour le calcul quantique ne sont pas encore suffisamment bien comprises. Dans ce projet, nous développerons la compréhension de l’indétermination causale afin de l’établir fermement en tant que nouvelle ressource non-classique, au même titre que la superposition et l’intrication.

Pour cela, nous suivrons trois voies. 1) Nous travaillerons sur les théories probabilistes généralisées, afin de mieux comprendre l’indétermination causale en la plaçant dans une classe plus large de modèles. Cette analyse clarifiera le caractère physique des processus causalement indéterminés, ainsi que le rôle précis des ressources non-classiques. 2) Au-delà du cadre désormais standard du "quantum switch", nous étudierons des modèles plus concrets du calcul causalement indéterminé. Cela nous permettra d’explorer de manière systématique les applications de l’indétermination causale et de mieux saisir son potentiel. 3) Nous utiliserons enfin le "calcul ZX" pour tirer profit du caractère non-classique de l’indétermination causale au niveau de la compilation. Ici, le langage ZX permettra d’aller plus vite vers la programmation des calculs causalement indéfinis, permettant d’optimiser l’utilisation de cette nouvelle ressource.

Ces trois volets œuvrent pour un même objectif ultime, qui consiste à formuler les bons arguments dans le bon langage afin de donner à l’indétermination causale toute sa place parmi les principaux paradigmes conceptuels et empiriques de l’information quantique.