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Expire bientôt CEA

Stage - Mise en œuvre d'un protocole RTL / FPGA pour préparation d'états quantiques H/F

  • Stage
  • Grenoble (Isère)

Description de l'offre

Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.

Référence

2022-23229

Description de l'unité

Au sein de CEA Tech qui est le pôle « recherche technologique » de l'organisme, l'Institut LIST dédie ses activités aux systèmes numériques intelligents avec des programmes de R&D dans le manufacturing avancé, les systèmes embarqués, et l'intelligence ambiante. Nous accompagnons nos partenaires dans les domaines des transports, de l'industrie, de l'énergie, de la santé, de la sécurité et de la défense, pour transférer les technologies issues de l'innovation et pour améliorer leur compétitivité.

Description du poste

Domaine

Composants et équipements électroniques

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Stage - Mise en œuvre d'un protocole RTL / FPGA pour préparation d'états quantiques H/F

Sujet de stage

Mise en œuvre d'un protocole RTL / FPGA pour préparation d'états quantiques

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Les codes quantiques correcteurs d’erreurs sont un élément essentiel dans l’ordinateur quantique à grande échelle. Avec les codes quantiques les plus avancés, la conception de protocoles universels de préparation et de mesure des états logiques pose un problème important.

Certains états (dits de type Clifford) sont « faciles » à préparer. Cependant, les portes logiques non-Clifford ne peuvent pas être exécutées directement. Au lieu de cela, elles peuvent être exécutées en préparant un état spécifique qui est consommé pour créer une porte non-Clifford.

Le CEA Grenoble conçoit un processeur quantique basé sur le spin électronique dans un semiconducteur. Dans ces processeurs, l’interfaçage classique-quantique permettra d’extraire de l’information sur la parité de certains observables quantiques, dont la connaissance permettra de préparer ce type d’état nécessaire pour atteindre l’avantage quantique.

Les opérations de correction d’erreur peuvent être implémentées en matériel (circuit dédié ou FPGA) afin de réduire leur latence. En effet, ces opérations agissent comme une rétroaction entre la mesure partielle de l’état du processeur quantique et des portes quantiques à appliquer en conséquence. L'objectif de ce stage est de concevoir un contrôleur classique qui guidera l'unité de traitement quantique dans la génération ces états quantiques « magiques ». Un modèle RTL de ce contrôleur sera donc construit par le/la stagiaire et implémenté sur FPGA.

La première étape, non couverte par ce stage, consiste à extraire une information sur la parité du code quantique après une mesure dans le cryostat. Cette information de parité est alors utilisée par le protocole de distillation implanté par le/la stagiaire au sein d’un FPGA. Les entrées de ce bloc matériel seraient donc des octets (de l’ordre d’une dizaine par code/brique) et la sortie devrait être un tuple (succes/fail, action à suivre) qui devrait être renvoyée au plus vite dans le cryostat.

[1] Roads towards Fault-Tolerant Universal Quantum Computation. Nature volume 549, pages 172-179

Moyens / Méthodes / Logiciels

RTL, FPGA , System Verilog

Profil recherché

Profil du candidat

Connaissances de théorie de l’information et code correcteurs d’erreurs classiques. Bon niveau en développement Python et/ou C++. Une première expérience en conception RTL et connaissance des principes de programmation FPGA fortement souhaitées. Une proactivité démontrée pour apprendre le calcul quantique fera la différence.

Faire de chaque avenir une réussite.
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