Un automate cellulaire correspond à l'étiquettage des sommets d'un graphe par un nombre fini d'états qui évolue au cours du temps de manière locale, c'est-à-dire que l'état d'une cellule au temps $t+1$ dépend seulement des états des cellules d'un voisinage fixé au temps $t$ (autrement dit, l'information se déplace à vitesse bornée). Les automates cellulaires sont importants à la fois en informatique et en physique, puisqu'ils sont Turing-complets et qu'ils permettent de simuler l'évolution de systèmes physiques en les discrétisant.
Les automates cellulaires quantiques généralisent cette notion à l'informatique et à la physique quantique : les cellules sont désormais dans une superposition d'états, mais l'évolution est toujours locale. De même, les automates cellulaires quantiques permettent d'exécuter n'importe quel algorithme quantique et permettent de simuler l'évolution de systèmes physiques quantiques.
Les marches quantiques sont des automates cellulaires quantiques particuliers : elles décrivent la propagation d'une particule quantique sur une grille. En plus d'être réaliste à mettre en place (à la différence d'un ordinateur quantique universel), elles permettent de visualiser intuitivement le fonctionnement d'un algorithme quantique : la particule se déplace sur une grille qui encode le problème et converge vers la cellule qui correspond à la solution. Elles permettent aussi de simuler des équations différentielles omniprésentes en physique, toujours de manière intuitive.
L'équipe CaNa (\textit{Ca}lcul \textit{Na}turel) du Laboratoire d'Informatique et Systèmes travaille entre autres sur ces objets, à la frontière entre informatique et physique. Elle a contribué au développement d'un marcheur quantique sur le réseau triangulaire (le plan pavé avec des triangles équilatéraux) qui permet de simuler l'équation de Dirac en $(2+1)$ dimensions sur une surface euclidienne \cite{qw_triangular_lattice}, et qui se généralise facilement à des surfaces où la métrique est courbée \cite{qw_triangular_lattice_curved_spacetime}. L'objectif du stage était d'étendre ce marcheur à un réseau non plus fixé mais dynamique, ce qui n'avait jusqu'ici était fait que pour des automates cellulaires classiques.
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