Cette thèse exploite les liens profonds entre la physique des systèmes quantiques
locaux, les propriétés non locales de leurs états fondamentaux et le contenu en information
de ces états. Les deux premiers chapitres sont consacrés à l’application des
systèmes quantiques locaux pour les fins d’une tâche informationnelle précise, soit le
calcul quantique. Au terme d’un bref survol de la théorie, nous proposons un patron
pour le calcul quantique universel et évolutif pouvant être réalisé sur une grande
variété de plateformes physiques, et démontrons qu’il est particulièrement résilient
face à un bruit anisotrope. Les quatre derniers chapitres sont pour leur part consacrés
à l’approche informationnelle des systèmes quantiques à corps multiples. Nous
décrivons les principales propriétés des corrélations et de l’intrication dans les états
fondamentaux des systèmes de dimensions réduites les plus courants, en distinguant
systèmes non critiques et systèmes critiques. Nous montrons que ces propriétés sont
fortement modifiées par la présence de frustration géométrique dans les chaînes de
spins. Enfin, nous réalisons une analyse exhaustive des corrélations et de l’intrication
dans les états fondamentaux de deux théories quantiques de champs non triviales. / This thesis exploits the deep connections between the physics of local quantum
systems, the nonlocal features in their ground states, and the information content of
these states. The first two chapters are dedicated to the application of local quantum
systems for the purpose of a definite information-theoretical task, namely quantum
computation. After a brief survey of the theory, we propose a scheme for scalable
universal quantum computation that, we argue, could be implemented on a wide
variety of physical platforms, and show that it is particularly resilient to anisotropic
noise. The last four chapters are dedicated to the information-theoretical approach
of many-body quantum systems. We describe the main properties of correlations and
entanglement in the ground states of the most common low-dimensional many-body
systems, distinguishing between noncritical systems and critical ones. We show how
these properties can be dramatically modified by the presence of geometric frustration
in spin chains. Finally, we perform an intensive study of correlations and
entanglement in the ground states of two nontrivial one-dimensional quantum field
theories.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/26831 |
| Date | 11 1900 |
| Creators | Boudreault, Christian |
| Contributors | Paranjape, Manu, MacKenzie, Richard, Witczak-Krempa, William |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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