v1.17.9 (1402)

Options de 3e année - QEng-3A : Option Quantum Engineering (S1)

Domaine > Mathématiques, Informatique, Physique.

Descriptif

Responsable : Romain Alleaume.
Inspecteur des études : Jérôme Cahors


L’ingénierie quantique se situe à la convergence entre théorie de l’information, la physique quantique et l’informatique.
Les technologies quantiques associées sont aujourd’hui en plein essor et permettent d’envisager des applications radicalement nouvelles pour le traitement de l’information. Ces applications concernent par exemple la réalisation de mesure de précision,  le renforcement de la sécurité des communications, mais aussi la réalisation d’ordinateurs quantiques qui pourront résoudre des tâches calculatoires hors d’accès même pour des supercalculateurs classiques avec des conséquences radicales sur la simulation numérique mais aussi le machine learning et la cryptographie.

Le programme Quantum Engineering offre, en 6 mois de formation intensive complétés par un stage de R&D de 6 mois, une formation portant sur les bases théoriques et expérimentales du domaine. Ces enseignements se doublent d’une formation par la recherche et d’une ouverture en direction acteurs des internationaux, industriels et académiques, de la révolution quantique.

PROGRAMME

Le premier semestre est consacré aux cours et au projet PRIM, le second au stage  ou aux cours de filière (élèves 18 mois entrant directement en 3eA).

Semestre S1 : Cours et projet recherche
(de septembre Année N à fin février Année N+1)

Quatre modules de cours :
  • Tutorat en information quantique
  • Calcul et algorithmique quantique
  • Communications quantiques : cours en partenariat avec le master LOM de Paris-Saclay (Institut d’Optique)
  • Cryptographie quantique: cours en partenariat avec le master AFP-MPRI de Paris 7
Préparation à la recherche de stage :
En particulier pour stages à l’étranger: débute dès septembre

Projet PRIM :
Projet personnel et encadré, de recherche (à mi-temps durant 4 mois)
Les projets PRIM pourront  être l’occasion pour les élèves de participer à des projets de recherche en cours de réalisation par les EC de l’équipe pédagogiques, possiblement en collaboration avec des entreprises ou d’autres équipes de recherche partenaires. Ces projets pourront être de nature théorique ou expérimentale en information quantique.
Les stages ayant lieu au semestre S2, pourront être connectés au projet PRIM effectué au semestre S1.

Exemples indicatifs : programmation d’un ordinateur quantique (théorique), codes correcteurs d’erreur quantique (théorique), distribution quantique de clé (QKD) à variables continues (théorique ou expérimental), cryptographie quantique au- delà de la QKD (théorique ou expérimental), communication quantique expérimentale et intrication, etc.

Semestre S2 :  Stage d'ingénieur de 6 mois
(à partir de mars Année N+1)

L’équipe pédagogique de QEng maintient plusieurs collaborations suivies avec des équipes de recherche à l’étranger, en Europe (notamment Autriche, Allemagne, UK, Suisse, Pays-Bas), et au-delà : Canada, Etats Unis, Singapour, Japon, mais aussi auprès d’entreprises ayant des équipes de R&D quantiques (exemple : IdQuantique à Genève, IBM à Yorktown USA, BBN à Cambridge USA, NTT à Tokyo, etc.), offrant la possibilité aux élèves motivés de réaliser des stages dans des équipes de très bon niveau, dans un contexte international.

Exemple de stages réalisés (ou en cours de réalisation actuellement)

* QuTech (Delft, Pays-Bas): Design and optimization of NV-based realistic quantum repeater
* Institute for Quantum Computing (Toronto, Canada): Numerical approaches for QKD rate estimation
* Centre for Quantum Technologies, Singapour : stage théorique en cryptographie quantique (élève accepté, en suivant, en thèse au CQT Singapour)
* Atos - Quantum Lab (région Parisienne) : Simulating a quantum computer on a classical machine
* Université de Innsbruck: Quantum Machine Learning
* Laboratoire Kastler Brossel (Paris) :  Electrodynamique quantique et effet Casimir.

DEBOUCHES :
Poursuite en thèse, dans un laboratoire public ou privé, en France ou à l’Etranger. Le programme QEng permet de se former et d’entrer en contact avec des acteurs internationaux de domaine.
Ingénieur, notamment auprès de grands groupes technologiques, de start-ups ou d’organismes nationaux / internationaux, qui ont déjà une activité dans le domaine (Google, IBM, ATOS, Intel, Bosch,  etc…).

Diplômes concernés

Pré-requis

Avoir validé en 2eA une des filières ACCQ, RES ou MITRO, ou avoir les connaissances suivantes (élèves 18 mois rentrant directement en 3eA) : Algèbre linéaire (espace vectoriel, produit scalaire, distance, vecteurs et valeurs prores), Bases de théorie de l’information (entropie, capacité, information mutuelle), bases de codage (codes linéaires, codes algébriques, bases de physique quantique (état quantique, mesure, opérateurs, relations d’incertitude).

Composition du parcours

  • AFP-MPRI901,
  • LOM901,
  • PRIM380,
  • QEng301,
  • QEng302,
  • Qeng303

Unités d'enseignement

UE Type d'enseignement Domaines Catégorie d'UE Volume horaire Responsables Site pédagogique
AFP-MPRI901 Informatique quantique et applications / Quantum informa... Enseignement de Master 2 Mathématiques, Informatique, Physique 24 Romain ALLEAUME
LOM901 Communications quantiques Enseignement de Master 2 Mathématiques, Informatique, Physique 24 Isabelle ZAQUINE
PRIM380 Projet de recherche et d'Innovation Master Projets 120 Daniela CIRIGLIANO PESCHARD
QEng301 Tutorat en information quantique Enseignement scientifique & technique Mathématiques, Informatique, Physique 48 Isabelle ZAQUINE,
Romain ALLEAUME
QEng302 Calcul Quantique Enseignement scientifique & technique Mathématiques, Informatique, Physique 24 Romain ALLEAUME
Qeng303 Préparation à la recherche de stage Enseignement scientifique & technique Romain ALLEAUME
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