{"id":21146,"date":"2023-06-21T18:17:28","date_gmt":"2023-06-21T17:17:28","guid":{"rendered":"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/?p=21146"},"modified":"2023-07-09T06:54:50","modified_gmt":"2023-07-09T05:54:50","slug":"decode-quantum-avec-nicolas-sangouard-du-cea","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2023\/decode-quantum-avec-nicolas-sangouard-du-cea\/","title":{"rendered":"Decode Quantum avec Nicolas Sangouard du CEA"},"content":{"rendered":"<p>Dans ce 60e \u00e9pisode des entretiens Decode Quantum, Fanny Bouton et moi-m\u00eame recevions Nicolas Sangouard qui est chercheur au CEA. Il est aussi diffus\u00e9 sur <a href=\"https:\/\/www.frenchweb.fr\/decode-quantum-a-la-rencontre-de-nicolas-sangouard-chercheur-au-cea\/443840\">Frenchweb<\/a>.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2023\/decode-quantum-avec-nicolas-sangouard-du-cea\/olympus-digital-camera\/\" rel=\"attachment wp-att-21152\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-21152\" src=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Nicolas-Sangouard-683x1024.jpg\" alt=\"\" width=\"215\" height=\"323\" srcset=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Nicolas-Sangouard-683x1024.jpg 683w, https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Nicolas-Sangouard-200x300.jpg 200w, https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Nicolas-Sangouard-768x1152.jpg 768w, https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Nicolas-Sangouard-1024x1536.jpg 1024w, https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Nicolas-Sangouard-1365x2048.jpg 1365w, https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/wp-content\/Nicolas-Sangouard-scaled.jpg 1706w\" sizes=\"auto, (max-width: 215px) 100vw, 215px\" \/><\/a><\/p>\n<p>Nicolas Sangouard est physicien-chercheur au CEA \u00e0 Saclay. Depuis quelques ann\u00e9es, il travaille \u00e0 l\u2019Institut de Physique Th\u00e9orique qui est un laboratoire commun du CEA et du CNRS. Auparavant, il faisait ses recherches \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Gen\u00e8ve avec Nicolas Gisin puis \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de B\u00e2le, apr\u00e8s avoir \u00e9t\u00e9 post-doc en Allemagne \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Kaiserslautern puis Ma\u00eetre de conf\u00e9rence \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 Paris Cit\u00e9. Il est sp\u00e9cialiste de l\u2019optique et de l\u2019information quantique et participe notamment aux d\u00e9veloppements des communications quantiques et du calcul quantique. Il a couvert et couvre un champ de recherche tr\u00e8s large dans la photonique et la physique atomique et l\u2019optom\u00e9canique. Il s\u2019int\u00e9resse notamment aux r\u00e9seaux quantiques, \u00e0 leurs briques \u00e9l\u00e9mentaires comme les m\u00e9moires quantiques, \u00e0 leur architecture, au moyen de v\u00e9rifier leur fonctionnement et \u00e0 leurs applications pour le calcul quantique distribu\u00e9 et la distribution quantique de cl\u00e9s. Il est notamment le coauteur de papiers qui ont fait du bruit r\u00e9cemment concernant l\u2019estimation et l\u2019optimisation de ressources permettant de casser des cl\u00e9s RSA avec des ordinateurs quantiques du futur.<\/p>\n<p><iframe loading=\"lazy\" src=\"https:\/\/widget.spreaker.com\/player?episode_id=54562927&amp;theme=light&amp;playlist=false\" width=\"100%\" height=\"200px\" frameborder=\"0\"><\/iframe><\/p>\n<p>Voici comme d&#8217;habitude une transcription approximative de la discussion avec les liens utiles associ\u00e9s.<\/p>\n<ul>\n<li>La question habituelle de la &#8220;marmite du quantique&#8221;. L&#8217;int\u00e9r\u00eat de Nicolas Sangouard pour la physique quantique est n\u00e9 de rencontres et lectures. Il insiste beaucoup sur la confiance transmise par ses parents alors qu&#8217;il \u00e9tait initialement un \u00e9l\u00e8ve m\u00e9diocre. Il avait eu des difficult\u00e9s dans l\u2019apprentissage de la lecture. Il est rapidement tomb\u00e9 dans la case des \u00e9l\u00e8ves en qui les enseignants ne croyaient pas au lyc\u00e9e et \u00e0 qui il \u00e9tait recommand\u00e9 de faire des \u00e9tudes techniques. Mais la confiance de ses parents d&#8217;origine modeste a beaucoup compt\u00e9 dans les renforcements positifs. Il a ensuite suivi un cursus scientifique, en commen\u00e7ant l\u2019Universit\u00e9 par l\u2019\u00e9tude des math\u00e9matiques. Il est tomb\u00e9 sur un livre de vulgarisation de la physique quantique en seconde ann\u00e9e, de Jean-Pierre Pharabod et Sven Ortoli (&#8220;Le cantique des quantiques&#8221;, La d\u00e9couverte, poche 47, 1998). Ce livre et d\u2019autres lectures l\u2019ont convaincu de quitter les math\u00e9matiques pour faire une licence de physique. Son premier cours de physique quantique lui a \u00e9t\u00e9 donn\u00e9 par Hans Rudolf Jauslin, Professeur \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Bourgogne, qui deviendra son co-directeur de th\u00e8se. Le message maintenant qu\u2019il est devenu parent : il faut faire confiance \u00e0 ses enfants !<\/li>\n<li>Sa th\u00e8se soutenue en 2004 \u00e0 Dijon. Il s&#8217;agissait de la probl\u00e9matique du contr\u00f4le coh\u00e9rent et des interactions entre atomes et lasers. Il a notamment utilis\u00e9 ces outils pour cr\u00e9er des portes quantiques universelles robustes \u00e0 certaines imperfections exp\u00e9rimentales. Il \u00e9tait fascin\u00e9 par l\u2019existence de groupes exp\u00e9rimentaux qui pi\u00e9geaient et refroidissaient des atomes uniques et manipulaient des photons uniques. Il a toujours \u00e9t\u00e9 th\u00e9oricien mais s\u2019int\u00e9resse particuli\u00e8rement \u00e0 la physique th\u00e9orique qui accompagne la physique exp\u00e9rimentale.<\/li>\n<\/ul>\n<p><a href=\"https:\/\/www.theses.fr\/2004DIJOS036\">Pr\u00e9paration de superpositions coh\u00e9rentes et contr\u00f4le d&#8217;\u00e9tats quantiques instables<\/a> sous la direction de St\u00e9phane Gu\u00e9rin et de Hans Rudolf Jauslin.<\/p>\n<ul>\n<li>En sortant d\u2019un laboratoire qui n\u2019a pas le rayonnement des plus grand laboratoires parisiens, il n\u2019\u00e9tait pas \u00e9vident de trouver un post-doc. Il a alors d\u00e9croch\u00e9 un poste en Allemagne dans le laboratoire de Michael Fleischhauer sur le stockage de photons dans des ensembles d\u2019atomes. Il y est rest\u00e9 une ann\u00e9e et a ensuite rejoint le groupe de Nicolas Gisin en Suisse qui est une sommit\u00e9. Il a eu du mal \u00e0 le convaincre de l\u2019embaucher au d\u00e9but. Il a m\u00eame d\u00fb trouver lui-m\u00eame un bout de la source de financement publique de son salaire. Il a surtout travaill\u00e9 sur des solutions pour r\u00e9aliser des protocoles de cryptographie quantique sur de longues distances. Il a notamment contribu\u00e9 au d\u00e9veloppement de m\u00e9moires quantiques et r\u00e9seaux quantiques avec Christophe Simon et d\u2019autres scientifiques de renom. Nicolas Gisin avait par ailleurs cofond\u00e9 ID Quantique quelques ann\u00e9es avant. A noter que pour lever leur premier million, ils ont attendu trois ans. C&#8217;\u00e9tait l&#8217;une des premi\u00e8res startups de la seconde r\u00e9volution quantique avec MagiQ.<\/li>\n<li>Il a ensuite obtenu un poste permanent \u00e0 l&#8217;universit\u00e9 Paris Diderot (maintenant Paris Cit\u00e9 ) comme Maitre de conf\u00e9rences dans le laboratoire MPQ. Du fait d&#8217;un syst\u00e8me de financement complexe de la recherche, il n&#8217;y est rest\u00e9 qu&#8217;une ann\u00e9e puis est retourn\u00e9 \u00e0 Gen\u00e8ve comme post-doc puis chercheur.<\/li>\n<li>S&#8217;ensuit un passage par B\u00e2le pour monter un groupe de recherche, dans le D\u00e9partement de Physique th\u00e9orique et avec bourse suisse (FNS). Il s\u2019y est int\u00e9ress\u00e9 \u00e0 la question de la pertinence de la th\u00e9orie quantique \u00e0 l\u2019\u00e9chelle macroscopique en montrant notamment qu\u2019il est n\u00e9cessaire d\u2019avoir des d\u00e9tecteurs de r\u00e9solution de plus en plus fine pour d\u00e9tecter des effets quantiques dans des syst\u00e8mes de plus en plus grands. Dans ce cadre, il a travaill\u00e9 avec des BECs (condensats de Bose Einstein) pour montrer des corr\u00e9lations quantiques fortes avec plusieurs centaines d\u2019atomes. Il a aussi \u00a0propos\u00e9 avec d\u2019autres chercheurs une m\u00e9thode permettant de d\u00e9tecter des \u00e9tats quantiques intriqu\u00e9s de photons \u00e0 l\u2019\u0153il nu en 2016\/2017. Il faudrait 10 heures de patience pour y arriver. C&#8217;est possible th\u00e9oriquement mais n&#8217;a jamais r\u00e9alis\u00e9. Il a alors rencontr\u00e9 des r\u00e9actions enthousiastes comme celle de Peter Zoller et d\u2019autres qui, a contrario, trouvaient que ce n\u2019\u00e9tait pas de la belle physique. Le groupe d&#8217;Anton Zeilinger en Autriche s\u2019y int\u00e9ressait.<\/li>\n<\/ul>\n<p><a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1604.06419\">Bell correlations in a Bose-Einstein condensate<\/a> par R. Schmied et al , Avril 2016 (20 pages)<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/arxiv.org\/pdf\/1611.08542.pdf\">Proposal for witnessing non-classical light with the human eye<\/a> par A. Dodel, Nicolas Sangouard et al, Avril 2017 (9 pages)<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/1602.01907\">What does it take to see entanglement?<\/a> par Valentina Caprara Vivoli, Pavel Sekatski et Nicolas Sangouard, F\u00e9vrier 2016 (7 pages).<\/p>\n<ul>\n<li>Nous \u00e9voquons ensuite le r\u00f4le de l\u2019IPHT o\u00f9 il est actuellement. C&#8217;est un laboratoire conjoint du CEA et du CNRS. Il dirige un groupe de recherche en information quantique conjointement avec Jean Daniel Bancal.\u00a0Ce laboratoire de th\u00e9oriciens est situ\u00e9 juste \u00e0 c\u00f4t\u00e9 du groupe SPEC qui comprend plut\u00f4t des exp\u00e9rimentateurs, comme <a href=\"https:\/\/www.oezratty.net\/wordpress\/2022\/decode-quantum-avec-denis-vion-du-cea\/\">Denis Vion<\/a> que nous avons d\u00e9j\u00e0 accueilli dans ces entretiens. Il est sur le site de l\u2019Orme des Merisiers \u00e0 Saclay juste \u00e0 c\u00f4t\u00e9 du synchrotron de lumi\u00e8re Soleil.<\/li>\n<li>Nous \u00e9voquons alors le th\u00e8me des m\u00e9moires quantiques.\u00a0L\u2019une des applications est la r\u00e9alisation de r\u00e9seaux quantiques. Le d\u00e9fi est de s\u2019affranchir des pertes sur les fibres optiques \u00e0 longue distance pour le partage d\u2019intrications \u00e0 longue distance. A partir de quelques propositions th\u00e9oriques initiales, l\u2019objectif des premiers travaux \u00e9taient d\u2019\u00e9valuer la faisabilit\u00e9 de ces r\u00e9seaux.<\/li>\n<li>Il a alors travaill\u00e9 sur des r\u00e9p\u00e9teurs quantiques \u00e0 base d\u2019ions pi\u00e9g\u00e9s. Les ensembles d\u2019atomes neutres ne permettent pas un traitement d\u00e9terministe de l\u2019information. Les ions pi\u00e9g\u00e9s permettent d\u2019\u00e9viter les effets n\u00e9fastes probabilistes. Il a fait des propositions th\u00e9oriques sur la r\u00e9alisation de r\u00e9seaux quantiques avec ces ions pi\u00e9g\u00e9s d\u00e8s 2008-2009. C&#8217;est un important sujet \u00e0 Innsbruck. Le travail de Tracy Northrup et Ben Lanyon dans cette universit\u00e9 a r\u00e9cemment permis de r\u00e9aliser plusieurs ingr\u00e9dients des r\u00e9seaux propos\u00e9s en 2008-2009. Des exp\u00e9riences d&#8217;intrication longue distance ont permis par exemple d\u2019intriquer des ions pi\u00e9g\u00e9s \u00e0 quelques centaines de m\u00e8tres.<\/li>\n<\/ul>\n<p><a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/2208.14907\">Entanglement of trapped-ion qubits separated by 230 meters<\/a> by V. Krutyanskiy, N. Sangouard, Tracy. E. Northup et al, August 2022 (22 pages).<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/2210.05418\">A telecom-wavelength quantum repeater node based on a trapped-ion processor<\/a> par Victor Krutyanskiy, Nicolas Sangouard, Ben P. Lanyon, et al, F\u00e9vrier 2023 (5 pages).<\/p>\n<ul>\n<li>Nous \u00e9voquons la distribution de cl\u00e9s quantiques \u00e0 base d&#8217;intrication et leur lien\u00a0avec le travail d\u2019Artur Ekert. Il y a une diff\u00e9rence fondamentale entre les deux mod\u00e8les de distribution de cl\u00e9s quantiques (sans et avec intrication).<\/li>\n<li>Il nous explique la notion de \u201cdevice independence\u201d dans la QKD utilisant de l\u2019intrication. On v\u00e9rifie la notion de r\u00e9sultats corr\u00e9l\u00e9s mais non pr\u00e9dictibles pour g\u00e9n\u00e9rer des cl\u00e9s gr\u00e2ce \u00e0 un test de Bell. Cette notion de \u00ab device ind\u00e9pendance \u00bb s\u2019applique aussi aux QRNG \u00e0 base d\u2019intrications.<\/li>\n<\/ul>\n<p><a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/2109.14600\">Experimental quantum key distribution certified by Bell\u2019s theorem<\/a> par D.P. Nadlinger et al, Septembre 2021 (43 pages).<\/p>\n<ul>\n<li>Nous terminons cet entretien en discutant de ses travaux r\u00e9alis\u00e9s avec son post-doc Elie Gouzien (qui avait fait sa th\u00e8se sous la direction de S\u00e9bastien Tanzilli et Virginia d&#8217;Auria Nice) sur l\u2019optimisation des ressources de calcul quantique, notamment pour casser des cl\u00e9s RSA 2048.<\/li>\n<li>Le sujet est n\u00e9 de discussions avec le groupe de Daniel Esteve, essentiellement avec Patrice Bertet du SPEC. Ils travaillent sur des qubits supraconducteurs coupl\u00e9s \u00e0 des m\u00e9moires de spin en cavit\u00e9. L&#8217;id\u00e9e consiste \u00e0 stocker l\u2019information dans la m\u00e9moire quantique et \u00e0 r\u00e9aliser les op\u00e9rations de calcul \u00e0 l\u2019aide d\u2019un petit processeur (2 qubits logiques et 13K qubits physiques). Par certains c\u00f4t\u00e9s, cette architecture de syst\u00e8me quantique est &#8220;classical inspired&#8221;, par opposition aux algorithmes classiques qui sont &#8220;quantum inspired&#8221;.<\/li>\n<\/ul>\n<p><a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/2103.06159\">Factoring 2048-bit RSA Integers in 177 Days with 13436 Qubits and a Multimode Memory<\/a> par \u00c9lie Gouzien et Nicolas Sangouard, March-Septembre 2021 (18 pages).<\/p>\n<ul>\n<li>Il faudrait 350K qubits de chat pour casser une cl\u00e9 RSA 2048 bits au lieu de 22 millions de qubits transmon d\u2019apr\u00e8s le papier de Craig Gidney de Google datant de 2019. Nicolas avait aussi \u00e9valu\u00e9 la r\u00e9sistance de protocoles \u00e0 base de courbes elliptiques li\u00e9e \u00e0 la protection du Bitcoin et qui sont th\u00e9oriquement cassables par l\u2019autre version de l\u2019algorithme de Peter Shor. C&#8217;est ce \u00e0 quoi correspondent les 126 133 qubits du papier.<\/li>\n<\/ul>\n<p><a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/2302.06639\">Computing 256-bit Elliptic Curve Logarithm in 9 Hours with 126133 Cat Qubits<\/a> par \u00c9lie Gouzien, Diego Ruiz, Francois-Marie Le R\u00e9gent, J\u00e9r\u00e9mie Guillaud, Nicolas Sangouard, F\u00e9vrier 2023 (38 pages).<\/p>\n<p>Nicolas pense que tout cela pourrait \u00eatre possible d&#8217;ici une dizaine d&#8217;ann\u00e9e. Il est r\u00e9solument du c\u00f4t\u00e9 des optimistes !<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Dans ce 60e \u00e9pisode des entretiens Decode Quantum, Fanny Bouton et moi-m\u00eame recevions Nicolas Sangouard qui est chercheur au CEA. Il est aussi diffus\u00e9 sur Frenchweb. Nicolas Sangouard est physicien-chercheur au CEA \u00e0 Saclay. Depuis quelques ann\u00e9es, il travaille \u00e0 l\u2019Institut de Physique Th\u00e9orique qui est un laboratoire commun du CEA et du CNRS. 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