Nous faisons le lien entre la physique et l’informatique pour concevoir des algorithmes et des méthodes de simulation sûrs et évolutifs – classiques et quantiques.

Algorithmes pour une IA sécuritaire, propulsés par la physique.
Nous exploitons les avancées actuelles en physique théorique – de la mécanique statistique des systèmes désordonnés à la théorie quantique des systèmes à N corps – pour concevoir des algorithmes destinés à des problèmes computationnels complexes. En opérationnalisant les principes physiques, nous obtenons des gains d’efficacité pour une variété d’applications concrètes pertinentes pour l’IA, notamment l’optimisation combinatoire, l’apprentissage automatique et l’algèbre multilinéaire. Nous nous concentrons particulièrement sur le calcul sous contraintes, une approche computationnelle visant à construire des systèmes d’IA sûrs qui respectent les valeurs et les réglementations. Bien que notre recherche soit fondamentale, nous nous efforçons de fournir des solutions prêtes à être déployées sur le matériel informatique le mieux adapté, qu’il s’agisse de processeurs quantiques, de serveurs GPU ou d’ordinateurs portables.

Théorie des phénomènes quantiques à plusieurs corps
Dans notre laboratoire, la conception d’algorithmes commence par la compréhension – et parfois la découverte – de la physique qui régit le substrat de calcul. Cela nous permet de créer des protocoles natifs pour les architectures quantiques, en éliminant autant que possible les couches induisant de la latence entre le matériel et le problème à résoudre. Pour y parvenir, nous explorons la physique des systèmes complexes à N corps hors équilibre en combinant des techniques analytiques et des méthodes numériques, ainsi que des simulations sur du matériel quantique. Au passage, nous développons des bibliothèques de code en libre accès pour la simulation de systèmes quantiques (cotengra, MatchCake, mdopt).

Calcul quantique encodé et chiffré
Pour libérer tout le potentiel du calcul quantique, nous devons contrer la tendance inhérente des systèmes quantiques à décohérer. La correction d’erreurs avec des codes de surface et la concaténation offre une voie vers un calcul quantique tolérant aux fautes, mais la surcharge en qubits constitue un obstacle majeur à la mise à l’échelle. De bons codes correcteurs quantique avec des taux d’encodage élevés offrent un raccourci vers la tolérance aux fautes, à condition de pouvoir les identifier et les déployer efficacement en pratique. Nous développons des approches rigoureuses et adaptées au matériel pour la découverte de codes. En parallèle, nous construisons des décodeurs puissants basés sur des réseaux de tenseurs pour un décodage accéléré sur GPU, en vue d’une correction d’erreurs en temps réel. De plus, nous concevons des primitives algorithmiques pour le calcul quantique chiffré afin de protéger la confidentialité des informations sensibles lorsque le calcul quantique est utilisé comme service infonuagique.
