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Post-doctorat: calcul quantique économe en énergie avec des qubits de spin semi-conducteurs (H/F)

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Informations générales

Référence : UPR2940-FLOPOI-037
Lieu de travail : GRENOBLE
Date de publication : jeudi 3 septembre 2020
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 24 mois
Date d'embauche prévue : 1 novembre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : Salaire brut mensuel de 2648 € à 3768 € selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

L'informatique quantique est un paradigme émergent pour le traitement de l'information. Elle promet de résoudre de nouvelles classes de problèmes complexes insolubles classiquement. La question de sa facture énergétique et de son impact sur sa capacité de passage à l'échelle, cependant, n'a guère été abordée par les programmes de recherche jusqu'à présent - bien que ce soit un problème majeur qui mène actuellement le paradigme de l'informatique classique à ses limites.

On pourrait naïvement s'attendre à ce que l'informatique quantique présente un «avantage énergétique» naturel par rapport à son homologue classique, en raison de la réduction de complexité induite par la logique quantique. Cependant, les ordinateurs quantiques sont soumis au bruit, contiennent potentiellement des milliards de qubits physiques et nécessitent des dispositifs de traitement de l'information classique embarqués pour piloter les portes quantiques et corriger les erreurs induites par le bruit. Ces ressources additionnelles se traduiront nécessairement par d'importants coûts énergétiques, à moins que des stratégies appropriées ne soient planifiées à l'avance. Ainsi, il est essentiel comprendre la thermodynamique des dispositifs informatiques classiques et quantiques bien en avance, au moment même de la conception de futurs ordinateurs quantiques à grande échelle. Ce travail nécessite de construire de nouveaux concepts et stratégies à l'interface entre l'électronique, la cryogénie, la thermodynamique et la physique quantique.

Activités

Le post-doctorant embauché dans le cadre du projet QLSI aura le rôle clé de mettre en place un tel cadre interdisciplinaire, dans le but de créer de nouvelles synergies entre différents domaines de connaissances et de développer des stratégies économes en énergie pour le traitement de l'information quantique, compatible avec une mise à l'échelle industrielle. En particulier, il / elle construira les modèles décrivant l'énergétique des portes à un et deux qubits, et analysera les flux énergétiques, entropiques et informationnels dans les algorithmes élémentaires NISQ et FT réalisés sur la plateforme Silicium développée à Grenoble. Ce cadre conceptuel sera ensuite exploité pour concevoir des scénarios de calcul économes en énergie. A terme, il permettra de comparer les technologies en jeu pour le traitement de l'information quantique, et de poser de nouvelles contraintes sur leur capacité de mise à l'échelle.
Le post-doctorat est financé par le projet QLSI, qui vise à développer le traitement quantique de l'information sur des qubits de spin à semi-conducteurs, compatibles avec une mise à l'échelle industrielle. Les principaux objectifs comprennent la production et l'exploitation de processeurs quantiques de 16 qubits basés sur une technologie de semi-conducteurs compatible avec l'industrie, la démonstration de portes à un et deux qubits de haute fidélité, la mise en ligne d'un processeur élémentaire (8 qubits), et la compréhension détaillée des contraintes présidant au passage à l'échelle (>1000 qubits). Pour atteindre ces objectifs ambitieux, le consortium rassemble des acteurs européens de premier plan travaillant sur les bits quantiques de spin dans les semi-conducteurs, ayant l'expérience et l'expertise nécessaires pour mettre à l'échelle et industrialiser cette technologie.

Compétences

• D'excellentes notes de Master et un doctorat en sciences physiques.
• Une solide expérience en théorie et modélisation des qubits de spin et en optique quantique.
• La capacité d'effectuer des recherches innovantes et efficaces, attestée par une solide liste de publications dans des revues à comité de lecture.
• La capacité à travailler dans des projets interdisciplinaires (expériences, théorie, industrie).
• La capacité à travailler de manière autonome et en tant que membre collaboratif actif d'une équipe de recherche. Être très motivé et avoir un fort engagement dans la recherche.

Contexte de travail

Un financement post-doctoral de 2 ans est disponible pour travailler sur les aspects énergétiques du traitement de l'information quantique avec des qubits de spin. Les recherches seront menées dans le groupe théorique du Dr A. Auffèves (Institut Néel, CNRS et Université Grenoble Alpes) en étroite collaboration avec le groupe Grenoble Quantum Silicon. Le poste fait partie du projet «Quantum computing - Large Scale Integration» (QLSI, 2020-2024) financé par le FET-Flagship on Quantum Technologies.
Le(la) post-doctorant(e) bénéficiera de l'expertise acquise par le groupe d'A. Auffèves sur les aspects thermodynamiques de l'informatique quantique et la thermodynamique stochastique, et plus généralement de l'environnement dynamique de l'écosystème grenoblois pour les technologies quantiques. Elle / il mettra en place une collaboration étroite avec le Grenoble Quantum Silicon Group, qui rassemble des experts de premier plan dans l'expérimentation et la modélisation avec les qubits de spin silicium et les technologies CMOS. Outre l'interaction naturelle avec les différents partenaires du consortium QLSI, le (la) post-doctorant(e) contribuera à une collaboration de long terme entre A. Auffèves (Néel), R. Whitney (LPMMC) et H.K. Ng (Yale-NUS, Center for Quantum Technologies, MajuLab, Singapour) sur le calcul quantique tolérant aux erreurs avec des ressources limitées.
L'Institut NEEL est l'un des plus grands instituts de recherche nationaux français pour la recherche fondamentale en physique de la matière condensée enrichi d'activités interdisciplinaires aux interfaces avec la chimie, l'ingénierie et la biologie. Il est situé au cœur d'un environnement scientifique, industriel et culturel unique. Il fait partie de l'un des plus grands environnements de haute technologie d'Europe en micro et nanoélectronique, juste à côté des Alpes françaises.

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