Bourse de doctorat : Thermodynamique et énergétique des systèmes quantiques hors-équilibre(H/F)

Sujet de thèse :
Une bourse de doctorat est disponible dans le groupe d'Alexia Auffèves (MajuLab, CQT, Singapour) pour explorer la thermodynamique et l'énergétique des systèmes quantiques hors équilibre. Le poste fait partie du projet OECQ (Optimiser le coût énergétique de l'informatique quantique) financé par BPI France, en collaboration avec le LPMMC (Grenoble, France), l'entreprise EDF et les startups Alice&Bob et Quandela.

Contexte - On s'intéresse aux systèmes ouverts hors équilibre tels que les atomes pilotés échangeant des photons avec des bains thermiques (cas des équations de Bloch optiques), jusqu'aux cavités optiques non linéaires pilotées donnant lieu à des effets de mémoire, en passant par les cavités échangeant des paires de photons avec le vide (cas des codes de chat du calcul bosonique). De tels systèmes sont omniprésents dans les technologies quantiques, car ils ouvrent la voie à des techniques d'ingénierie des réservoirs et à des moyens efficaces de stabiliser, de traiter ou d'extraire l'information.

Objectif du projet - L'objectif du projet est de construire des analyses cohérentes du coût énergétique des processus supportés par les systèmes hors équilibres, de la manière dont ces coûts sont liés à l'irréversibilité des processus, quantifiée par leur production d'entropie, en vue de la dérivation de bornes quantiques utiles pour les technologies quantiques. D'un point de vue applicatif, le cadre que nous développerons sera appliqué pour comparer les codes bosoniques à d'autres plateformes d'informatique quantique. D'un point de vue fondamental, le projet fournira des éléments de base pour l'énergétique quantique, c'est à dire l'étude des flux d'énergie, d'entropie et d'information en présence d'un bruit quantique quelconque.

Méthodes disponibles - Le principal défi à relever est lié à la nature du bruit qui modifie le comportement des systèmes ouverts d'étude. En général, ce bruit n'est pas thermique, ce qui nous empêche d'utiliser les techniques thermodynamiques standard. Une stratégie possible consiste à construire des modèles collisionnels, qui se sont avérés être des approches fructueuses pour fournir des descriptions hamiltoniennes des interactions lumière-matière dans un large éventail de situations. Fait remarquable, les modèles collisionnels sont autonomes, de sorte que l'énergie est globalement conservée - un outil précieux pour obtenir des bilans énergétiques précis. Une stratégie parallèle et plus efficace consiste à exploiter le cadre de la thermodynamique stochastique pour capturer la production d'entropie dans les systèmes ouverts et la relier aux flux d'énergie.

Rôle - Le(la) doctorant(e) construira le cadre permettant de modéliser les processus en jeu et d'analyser leurs coûts énergétiques/entropiques. Il/elle travaillera en étroite collaboration avec les équipes françaises du consortium, et contribuera à l'analyse des données des expériences éventuellement
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