Doctorant F/H Plan de contrôle et routage dans les réseaux quantiques par intrication F/H

Le centre Inria de Lyon est le 9ème centre de recherche Inria. Créé en janvier 2022, il regroupe environ 300 personnes au sein de 16 équipes de recherche et des services supports à la recherche.

Ses équipes sont localisées sur 2 campus : à Villeurbanne, La Doua, et à Lyon Gerland.

Le centre de Lyon est présent dans les domaines du logiciel, du calcul distribué et haute performance, des systèmes embarqués, du calcul quantique et de respect de la vie privée dans le monde numérique, mais aussi de la santé et de la biologie numériques.

Les réseaux quantiques sont apparus très récemment et sont au cœur d’une activité de recherche en plein essor. Ils sont à la confluence des réseaux et d’une des branches les plus surprenantes de la physique, à savoir la mécanique quantique. En particulier, les réseaux quantiques reposent sur le phénomène le plus étrange de la physique quantique, à savoir l’intrication quantique. En dehors de l’application de ces concepts captivants au domaine des réseaux, le sujet de thèse s’inscrit dans une activité de recherche foisonnante et très compétitive et portée par les plus grands laboratoires au monde. L’alliance de la connaissance des réseaux, et à ce titre Orange est un environnement très favorable, et de la physique doit permettre de jeter les bases de la conception de réseaux quantiques de grande dimension. Cette ambition est aussi à la confluence de plusieurs domaines, en particulier la sécurité (Quantum Key Distribution) et le calcul quantique. La thèse s’inscrit dans un cadre stimulant et très porteur pour les réseaux du futur.

Le/la doctorant.e sera financé.e par Orange dans le cadre d'une thèse CIFRE, et sera donc salarié.e de Orange.

Votre rôle est d’effectuer un travail de thèse sur « Plan de contrôle et routage dans les réseaux de télécommunications quantiques par intrication ». Plus précisément, la thèse se concentre sur l’élaboration d’un plan de contrôle destiné aux réseaux de communications quantiques par intrication, visant ainsi à augmenter la taille de ces réseaux. Actuellement, les recherches dans ce domaine sont en plein essor, comme en témoignent les nombreuses publications du groupe de D. Towsley. Ce sujet de recherche est encore à un stade très préliminaire et n’est pas encore prêt pour une mise en œuvre opérationnelle par les opérateurs. Des expérimentations ont toutefois été réalisées sur des distances relativement courtes, par exemple avec la participation d’Orange dans le réseau France QCI. De nombreuses études sont également menées aux États-Unis et en Chine, où la transmission de qubits sur plusieurs milliers de kilomètres est explorée, bien que cela nécessite une vérification approfondie. Ces recherches ont donné lieu une abondante littérature spécialisée. Parallèlement, on observe l’émergence de start-ups spécialisées dans les réseaux et le calcul quantique, en complément aux grands acteurs tels qu’IBM, Google, et autres acteurs majeurs du secteur.

Collaboration :
La personne recrutée sera encadrée par Fabrice GUILLEMIN (Orange) et Claire GOURSAUD (MARACAS).

L’objectif de la thèse est d’étudier la performance des réseaux quantiques par intrication et mettre au point un plan de contrôle de ces réseaux (incluant le routage et la distribution d’information entre les « switches »/répéteurs quantiques). La thèse s’attachera à comprendre les limitations physiques des réseaux quantiques. En particulier, il faudra analyser les limitations physiques telles que la décohérence, la capacité de stockage des qubits, la mesure des états de Bell, la fidélité et la purification et ensuite évaluer l’impact de ces limitations sur le plan de contrôle, en tenant compte de contraintes telles que les petites mémoires de stockage et le temps de vie limité des qubits. La thèse consistera ensuite à développer des algorithmes pour la propagation des qubits. Il s’agira notamment de concevoir des algorithmes adaptés pour la propagation des qubits en intégrant leurs contraintes physiques. Ces travaux devront déboucher sur la création d’un simulateur de réseau quantique de grande dimension capable de reproduire des environnements complexes, en particulier les contraintes physiques.

Compétences (scientifiques et techniques) et qualités personnelles exigées par le poste

• Connaissance en réseaux (Internet, routage, dimensionnement)
• Processus stochastique et théorie des files d’attente
• Allocation des ressources, contrôle de congestion, contrôle d’admission, dans les réseaux
• Connaissance en physique (notamment en physique quantique)

 Expériences souhaitées (stages, …)

• Stage dans le domaine des réseaux ou en physique

• Voir offre publiée sur le site emploi d'Orange :

  https://orange.jobs/jobs/v3/offers/134513?lang=fr

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