Circuits Neuromorphiques Cmos-oxram Pour - Sherbrooke, Canada - Institut interdisciplinaire d'innovation technologique - Université de Sherbrooke

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Sherbrooke, Canada

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Sophia Lee

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Sophia Lee

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Description
**Circuits Neuromorphiques CMOS-OxRAM pour l'Auto-calibration de Boites Quantiques**:

- Réf
- **ABG-112408**
- Sujet de Thèse- 22/03/2023- Contrat doctoral- Institut interdisciplinaire d'innovation technologique - Université de Sherbrooke- Lieu de travail- Sherbrooke - Canada- Intitulé du sujet- Circuits Neuromorphiques CMOS-OxRAM pour l'Auto-calibration de Boites Quantiques- Champs scientifiques- Electronique

**Description du sujet**:

- Laboratoire Nanotechnologies & Nanosystèmes (IRL-LN2)
- Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT)
- Institut Quantique (IQ)
- 1QBit

**Contexte**: La dernière grande avancée en informatique quantique a été la démonstration de systèmes comportant plus de 50 qubits supraconducteurs, montrant pour la première fois la suprématie quantique. D'autres technologies de qubits très prometteuses incluent les qubits de spin basés sur des boites quantiques (BQ) sur Si ou Ge. Elles tirent parti de la grande maturité des technologies CMOS pour offrir des dispositifs quantiques peu coûteux et hautement évolutifs. De grands centres de recherche comme le CEA, QuTech et Intel ont commencé à démontrer de qubits de spin de haute qualité basés sur des technologies CMOS avancées. Cependant, la calibration et le contrôle des BQ sont encore réalisés à la main avec une électronique classique encombrante située à l'extérieur du cryostat. L'absence de cryo-électronique entièrement intégrée capable de calibrer automatiquement les BQ rend actuellement impossible la construction d'un ordinateur quantique à grande échelle en raison du « goulot d'étranglement » du câblage entre les dispositifs quantiques et l'électronique de contrôle. Dans ce contexte, un consortium 3IT-1QBit composé de 10 chercheurs et ingénieurs de classe mondiale au Canada lance un ambitieux projet de recherche visant à résoudre ce problème. L'objectif principal est d'automatiser la calibration d'un grand nombre de BQ à l'aide d'intelligence artificielle (IA) basée sur des réseaux de neurones fonctionnant sur des circuits neuromorphiques compatibles avec les conditions cryogéniques et basés sur des memristors à base de TiO2 (i.e. OxRAM) co-intégrés avec des circuits CMOS.

**Sujet**: En collaboration avec 2 postdocs, 2 personnes en doctorat et 1 en Maitrise, la personne recrutée sera en charge de la fabrication de circuits CMOS-OxRAM et de l'implémentation d'un réseau neuronal à base de memristors capable d'effectuer l'auto-tuning des BQ en temps réel. Différentes technologies de BQ seront utilisées grâce à nos partenaires de l'UBC (Pr. Joseph Salfi) et du CNRC (Dr. L. Gaudreau) afin de développer une méthode d'auto-calibration robuste et générique. Ce projet s'appuiera sur les travaux du groupe du Pr. Dominique Drouin au 3IT sur les memristors et l'auto-calibration de BQ à l'aide d'IA:

- Fully CMOS-compatible passive TiO2-based memristor crossbars for in-memory computing - ScienceDirect
- Miniaturizing neural networks for charge state autotuning in quantum dots - IOPscience

Soutenue par l'expertise du 3IT, de 1QBit et de l'IQ dans les domaines de l'ingénierie neuromorphique, des BQ et de l'IA appliquée aux problèmes quantiques, la personne en doctorat devra (i) fabriquer dans la salle blanche du 3IT des memristors à base de TiO2 sur des circuits CMOS, (ii) effectuer les caractérisations physico-chimiques, morphologiques et électriques des circuits CMOS-OxRAM afin de valider leur qualité et leurs performances, (iii) développer et mettre en œuvre dans le matériel CMOS-OxRAM des algorithmes d'auto-calibration de BQ basés sur des réseaux neuronaux capables de reconnaître des motifs spécifiques dans des diagrammes de stabilité de BQ, (iv) démontrer l'auto-calibration "hors ligne" de BQ en utilisant des diagrammes de stabilité pré-enregistrés, (v) démontrer l'auto-calibration de BQ en temps réel fonctionnant à température cryogénique dans le Quantum Fab Lab de l'IQ de l'UdeS.

**Environnement de travail**: La thèse sera réalisée sous la co-direction des Professeurs Dominique Drouin et Fabien Alibart au sein de L'IRT-LN2, un « International Research Laboratory » du CNRS entre la France et le Québec. Pr. Serge Ecoffey et Pr. Yann Beilliard participeront à l'encadrement en nanofabrication et ingénierie neuromorphique. Le travail sera effectué principalement à l'Institut Interdisciplinaire d'Innovation Technologique (3IT) et à l'Institut Quantique (IQ) de l'UdeS, en collaboration étroite avec l'entreprise 1QBit.

**Nature du financement**:

- Contrat doctoral**Précisions sur le financement**:
**Présentation établissement et labo d'accueil**:

- Institut interdisciplinaire d'innovation technologique - Université de SherbrookeLe 3IT est un institut unique au Canada, spécialisé dans la recherche et le développement de technologies innovantes pour l'énergie, l'électronique, la rob
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