« Informatique et technologies quantiques pour les métiers de l’énergie »

LE PROGRAMME du Séminaire du 31 mai 2022

(sous réserve de modifications)
9h00 : Accueil, introduction et présentation du projet « Informatique et Technologies Quantiques pour les métiers de l’énergie » d’EDF R&D. Marc Porcheron et Joseph Mikael, EDF R&D

• Méthodes hybrides classiques/quantiques pour l’optimisation de grands PLNE. Margarita Veschchezerova, Doctorante EDF R&D/Loria.

La qualification des approches quantiques sur les problèmes d’optimisation combinatoire est une question fondamentale sur le plan théorique et pratique, ces problèmes étant connus comme difficiles à résoudre par des moyens classiques et présentant de très nombreuses applications industrielles. Dans cette perspective, nous présentons une approche hybride, couplant un algorithme classique de Branch and Price et l’algorithme quantique variationnel QAOA, pour la résolution de Programmes Linéaires en Nombres Entiers de grande taille. Cette approche sera illustrée sur deux problèmes issus du smart-charging de véhicules électriques.

• On constant-time quantum annealing and guaranteed approximations for graph optimization problems. Arthur Braida – Atos / Univ. Orléans.

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Coffee break

• Une approche d'apprentissage quantique basée sur des modèles de Markov cachés pour la génération de scénarios de défaillance. Ahmed Zaiou, Doctorant EDF R&D/LIPN.

Trouver les scénarios de défaillance d'un système est un problème très complexe dans le domaine des études probabilistes de sécurité (PSS). Afin de résoudre ce problème, nous utiliserons des modèles de Markov cachés quantiques (HQMMs) pour créer des modèles génératifs. Dans cet exposé, nous étudierons et comparerons les résultats des HQMMs et des HMMs classiques sur un ensemble de données réelles générées par de petits systèmes réels dans le domaine des études probabilistes de sécurité.

• Quantum evolution kernel: Machine learning on graphs with programmable arrays of qubits. Loïc Henriet, Pasqal.

The rapid development of reliable Quantum Processing Units (QPU) opens up novel computational opportunities for machine learning. In this talk, we introduce a procedure for measuring the similarity between graph-structured data, based on the time-evolution of a quantum system. By encoding the topology of the input graph in the Hamiltonian of the system, the evolution produces measurement samples that retain key features of the data. We study analytically the procedure and illustrate its versatility in providing links to standard classical approaches. We then show numerically that this scheme performs well compared to standard graph kernels on typical benchmark datasets. Finally, we study the possibility of a concrete implementation on a realistic neutral-atom quantum processor.

• Algorithmes quantiques variationnels analogues sur les atomes de Rydberg : application à la chimie et aux matériaux. Antoine Michel, Doctorant EDF R&D/Institut d’Optique.

La simulation de la chimie et des matériaux est une application très prometteuse pour le calcul et la simulation quantique, notamment dans la perspective d’anticiper le vieillissement des infrastructures et systèmes soumis à de fortes contraintes (batteries et interne de cuve des centrales nucléaires, par exemple). A l’heure où les LSQ n’existent pas encore et où les NISQ ont montré un avantage dans certains domaines précis, il est intéressant d’explorer les possibilités que peuvent nous donner les machines actuelles dans la simulation de systèmes électroniques. Dans cette présentation, nous proposons un protocole complet d’algorithme variationnel analogue sur un simulateur à atomes de Rydberg pour simuler des petites molécules, de la préparation du registre, en passant par la description du circuit analogue, jusqu’à la méthode de mesure des énergies. Nous montrons que nous pouvons atteindre une précision de 5% sur les énergies pour des Hamiltoniens jusqu’à 165 termes et 6 qubits en considérant une expérience limitée en nombre de mesures disponibles. Nous discuterons enfin des perspectives et limites de cette méthode et de l’utilisation de cette plateforme pour la simulation des matériaux en volume.

• Unraveling strongly correlated materials’ properties with noisy quantum computers. Pauline Besserve – Atos / Collège de France

Déjeuner

Recent progress on the Rydberg quantum simulation platform. Thierry Lahaye, CNRS and Institut d'Optique.

In this talk, I will review recent experimental progress at Institut d'optique, along two directions: (1) increasing the number of qubits our platform can handle; (2) implementing different types of spin Hamiltonians, beyond the Ising case, namely the XY and XXZ Hamiltonians.

• Control of open quantum systems. Nina Amini, CentraleSupélec/L2S.

Quantum control plays a fundamental role in quantum engineering and technologies. Open quantum systems are systems which are in interaction with an environment. This interaction causes a loss of information to the environment, a phenomenon usually called decoherence. For open quantum systems, compensating decoherence is among principle issues. To overcome robustness issues, closed-loop controls are considered. In this talk, we present very briefly our main contributions on this domain. We conclude by giving some perspectives related to these works.

​​​​​​​Coffee break

• Outils formels pour le calcul quantique. Benoit Valiron, CentraleSupélec/QUACS.

Dans cet exposé, je présenterai les outils formels utilisés au sein de l'équipe QuaCS pour le calcul quantique : langages syntaxiques, langages graphiques et outils de preuves de programmes. Nous discuterons les cas d'usage de chacun de ces aspects.

• Introduction au ZX-calcul. Emmanuel Jeandel, Simon Perdrix, LORIA.

Le ZX-calcul est une représentation sous forme de diagramme des circuits quantiques (et plus généralement des évolutions quantiques) qui permet de raisonner, et d'optimiser, ces circuits. Contrairement aux circuits, où la question est encore ouverte, on dispose pour le ZX-calcul d'une théorie équationnelle complète, ce qui permet de passer par des règles locales d'un diagramme à n'importe quel autre qui représente les mêmes matrices. On présentera dans l'exposé le ZX-calcul, quelques règles de réécriture, et des applications.

17h : Conclusions