LECS
Laboratoire pour les systèmes informatiques émergents
Université Concordia · Montréal
Université Concordia · École Gina-Cody

Architectures pour la prochaine génération de l'informatique.

Méthodes de conception pour le matériel émergent : photonique sur silicium, architectures reconfigurables, et les systèmes qu'elles rendent possibles.

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À propos du laboratoire

Méthodes de conception pour le matériel émergent.

Nuage de mots des thèmes de recherche du LECS — photonique sur silicium, architectures reconfigurables, informatique quantique, neuromorphique, IA embarquée, et plus.
Recherche

Neuf axes de recherche entrelacés.

Chaque axe est porté par un étudiant gradué ou un postdoctorant. Ensemble ils dessinent un programme cohérent autour des systèmes informatiques émergents, de la couche physique à la chaîne d'outils.

01

Interconnexions photoniques sur silicium

Réseaux optiques sur puce à base de microrésonateurs en anneau, capables de transporter des données avec un débit et une efficacité énergétique inaccessibles aux fils électriques.

02

Architectures reconfigurables

Réseaux reconfigurables à gros grain et accélérateurs FPGA s'adaptant aux besoins de la charge de travail à l'exécution.

03

Réseaux sur puce (NoC)

Tissus d'interconnexion électriques, optiques et hybrides pour systèmes-sur-puce massivement multicœurs.

04

Informatique quantique

Compilation, mapping et conception de la chaîne de contrôle pour le matériel quantique émergent.

05

Accélérateurs d'IA embarquée

Chemins de données dédiés à l'inférence convolutive et récurrente embarquée, sous contraintes serrées de surface et de puissance.

06

Architectures neuromorphiques

Substrats à impulsions et analogiques pour la perception et l'apprentissage évènementiels.

07

Systèmes-sur-puce multicœurs

Architecture et exploration de l'espace de conception des processeurs multicœurs hétérogènes.

08

Calcul approximatif

Arithmétique et mémoire à qualité configurable pour un calcul énergétiquement proportionnel.

09

Prototypage sur FPGA

Validation matérielle dans la boucle de nouvelles architectures sur des FPGA modernes.

System level

Computing Systems

Architectures and systems spanning from cloud to edge for diverse and emerging applications

Edge AI
Graph Accelerators
Network on Chip
(NoC)
Optical Neural
Networks
Quantum
Computing
Cyber-Physical
Systems

Design Methods

Co-design across abstraction levels

Models

  • Abstraction & modeling
  • Workloads & applications
  • Languages & frameworks
  • Purpose & constraints

Simulation

  • Architectural evaluation
  • Performance, power,
    area, cost
  • Fast & accurate methods

Exploration

  • Design space exploration
  • Optimization & automation
  • ML for design

Validation

  • Prototyping & emulation
  • Measurement &
    benchmarking
Cross-layer co-design
Device level

Emerging Technologies

Devices, circuits and integration technologies enabling future computing

Photonics
Quantum
Devices
Non-Volatile
Memories
Approximate
Computing
Reconfigurable
Computing
Cross-cutting themes
Energy Efficiency & Sustainability
Scalability & Heterogeneity
Open Science & Collaboration

The Laboratory for Emerging Computing Systems (LECS) develops methodologies that leverage emerging technologies to design the next generation of computing systems. By bridging device-level innovations and system-level architectures, LECS promotes a cross-layer co-design approach spanning multiple abstraction levels.

Research activities are centered around three complementary pillars: modeling, simulation, and design space exploration. These methodologies enable the rapid evaluation and optimization of emerging technologies, architectures, and applications with respect to performance, energy efficiency, scalability, and implementation cost.

LECS investigates both bottom-up and top-down design methodologies. Bottom-up approaches explore how novel devices and integration technologies can enable new computing paradigms, while top-down approaches derive architectural and technological requirements from application and system-level objectives.

These methodologies have been applied to a broad range of technologies and domains, including photonic and quantum computing, non-volatile memories, network-on-chip architectures, graph accelerators, optical neural networks, reconfigurable and approximate computing, edge AI, and cyber-physical systems. Through collaborations with academic and industrial partners, LECS contributes to the development of efficient, scalable, and sustainable computing platforms for emerging applications.

Équipe

Une petite équipe, des intérêts variés.

L'équipe est dirigée par le Pr Sébastien Le Beux et regroupe un postdoctorant, quatre doctorants, deux étudiants à la maîtrise et un chercheur invité, ainsi que des diplômés actifs dans l'industrie.

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Actualités

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Articles récents, prix, soutenances et collaborations. Cliquez pour consulter le résumé complet, les auteurs et le lien éditeur / arXiv.

Publications

Publications choisies.

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49 sur 49 publications
2026 8 publications
conference
Synthesis of Application-Specific Quantum Network-on-Chip
Milad Eslaminia, Sébastien Le Beux
Informatique quantique
IEEE Interregional NEWCAS (New Circuits and Systems) Conference 2026
conference
Graph Canonization for Efficient Pattern Reuse in ReRAM-Based Graph Accelerators
Masoud Rahimi, Sébastien Le Beux
Architectures reconfigurablesSystèmes-sur-puce multicœurs
IEEE Interregional NEWCAS (New Circuits and Systems) Conference 2026
conference
Towards Massively Parallel HyperDimensional Computing Architectures for Intelligent Satellite Links
Mohsen Asghari, Masoud Rahimi, Sébastien Le Beux, Otmane Ait Mohamed, Cos Modafferi, Ron Mankarious
Accélérateurs d'IA embarquéePrototypage sur FPGA
CF '26: Proceedings of the 22nd ACM International Conference on Computing Frontiers 2026
journal
Reducing Maximum Subcircuits Depth in Quantum Circuit Cutting
Milad Eslaminia, Sébastien Le Beux
Informatique quantique
IEEE Transactions on Quantum Engineering 2026
conference
Leveraging Recurrent Patterns in Graph Accelerators
Masoud Rahimi, Sébastien Le Beux
Architectures reconfigurablesAccélérateurs d'IA embarquée
Proceedings of the Design, Automation and Test in Europe Conference (DATE) 2026
conference
Early Class Exclusion in Hyperdimensional Computing
Rémy Duboucheix, Mohsen Asghari, Sébastien Le Beux, Otmane Ait Mohamed, Ron Mankarious
Accélérateurs d'IA embarquéeCalcul approximatif
27th International Symposium on Quality Electronic Design (ISQED) 2026
Article
Lightweight Yet Powerful: Optimized Tightly Coupled Hyperdimensional Computing Accelerators
Mohsen Asghari, Sébastien Le Beux, Ron Mankarious
Architectures reconfigurablesAccélérateurs d'IA embarquéePrototypage sur FPGA
Latin American Symposium on Circuits and Systems 2026
conference
Robust GHZ State Preparation via Majority-Voted Boundary Measurements
Jean-Baptiste Waring, Sébastien Le Beux, Christophe Pere
Informatique quantique
IEEE Interregional NEWCAS (New Circuits and Systems) Conference 2026
2024 6 publications
Journal
Reconfigurable Photonic GEMM Based on Phase-Change-Materials and Stochastic Computing
Raphael Cardoso, Clément Zrounba, M.F. Abdalla, Mauricio Gomes de Queiroz, Paul Jiménez, Ian O'Connor, Sébastien Le Beux
Interconnexions photoniques sur siliciumArchitectures reconfigurablesArchitectures neuromorphiques
Journal of Lightwave Technology 2024
conference
A General Purpose Hyperdimensional Computing Accelerator for Edge Computing
Mohsen Asghari, Sébastien Le Beux
Architectures reconfigurablesAccélérateurs d'IA embarquéePrototypage sur FPGA
IEEE International New Circuits and Systems Conference 2024
conference
Design of a Reconfigurable Activation Function for All-Optical Neural Networks
Océane Destras, Sébastien Le Beux, F. Magalhães, G. Nicolescu
Interconnexions photoniques sur siliciumArchitectures reconfigurablesArchitectures neuromorphiques
IEEE International New Circuits and Systems Conference 2024
Preprint
XGSwap: eXtreme Gradient boosting Swap for Routing in NISQ Devices
Jean-Baptiste Waring, Christophe Pere, Sébastien Le Beux
Informatique quantique
arXiv 2024
conference
Noise Aware Utility Optimization of NISQ Devices
Jean-Baptiste Waring, Christophe Pere, Sébastien Le Beux
Informatique quantique
IEEE Interregional NEWCAS (New Circuits and Systems) Conference 2024
conference
Signed Convolution in Photonics with Phase-Change Materials using Mixed-Polarity Bitstreams
Raphael Cardoso, Clément Zrounba, M.F. Abdalla, Paul Jiménez, Mauricio Gomes de Queiroz, B. Charbonnier, Fabio Pavanello, Ian O'Connor, Sébastien Le Beux
Interconnexions photoniques sur siliciumArchitectures neuromorphiquesCalcul approximatif
Asia and South Pacific Design Automation Conference 2024
2023 6 publications
Journal
Survey on Activation Functions for Optical Neural Networks
Océane Destras, Sébastien Le Beux, Felipe Gohring de Magalhães, G. Nicolescu
Interconnexions photoniques sur siliciumArchitectures neuromorphiques
ACM Computing Surveys 2023
Journal
A Shared Synapse Architecture for All-Optical Spiking Neural Networks
Milad Eslaminia, Sébastien Le Beux
Interconnexions photoniques sur siliciumArchitectures neuromorphiques
IEEE International New Circuits and Systems Conference 2023
Journal
A Method to Reduce the Design Complexity of Nanophotonic Interconnects
Shayan Zohrei, Bayan Alsalem, Sébastien Le Beux
Interconnexions photoniques sur silicium
IEEE International New Circuits and Systems Conference 2023
Journal
Photonic Convolution Engine Based on Phase-Change Materials and Stochastic Computing
Raphael Cardoso, Clément Zrounba, M.F. Abdalla, Paul Jiménez, Mauricio Gomes de Queiroz, B. Charbonnier, Fabio Pavanello, Ian O'Connor, Sébastien Le Beux
Interconnexions photoniques sur siliciumArchitectures neuromorphiquesCalcul approximatif
IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI 2023
Journal
Towards a Robust Multiply-Accumulate Cell in Photonics using Phase-Change Materials
Raphael Cardoso, Clément Zrounba, M.F. Abdalla, Paul Jiménez, Mauricio Gomes de Queiroz, B. Charbonnier, Fabio Pavanello, Ian O'Connor, Sébastien Le Beux
Interconnexions photoniques sur siliciumCalcul approximatif
Design, Automation and Test in Europe 2023
Conference
Introducing SPECS: scalable photonic event-driven circuit simulator
Clément Zrounba, Raphael Cardoso, Mauricio Gomes de Queiroz, Paul Jiménez, M.F. Abdalla, A. Bosio, Sébastien Le Beux, Fabio Pavanello, Ian O'Connor
Interconnexions photoniques sur siliciumArchitectures neuromorphiques
European Conference on Optical Communication 2023
2021 7 publications
Journal
RELAX: a REconfigurabLe Approximate Network-on-Chip
Richard Fenster, Sébastien Le Beux
Architectures reconfigurablesRéseaux sur puce (NoC)Accélérateurs d'IA embarquée
International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip 2021
Journal
Distance-aware Approximate Nanophotonic Interconnect
Jaechul Lee, C. Killian, Sébastien Le Beux, D. Chillet
Interconnexions photoniques sur siliciumAccélérateurs d'IA embarquéeCalcul approximatif
ACM Trans. Design Autom. Electr. Syst. 2021
Journal
A Reconfigurable Nanophotonic Architecture based on Phase Change Material
Parya Zolfaghari, Sébastien Le Beux
Interconnexions photoniques sur siliciumArchitectures reconfigurablesSystèmes-sur-puce multicœurs
IEEE/IFIP International Conference on Very Large Scale Integration of System-on-Chip 2021
Journal
Design Space Exploration of Stochastic Computing Architectures Implemented Using Integrated Optics
Hassnaa El-Derhalli, Sébastien Le Beux, S. Tahar
Calcul approximatif
IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing 2021
Conference
Analysis of Energy-Delay-Product of a 3D Vertical Nanowire FET Technology
Ian O'Connor, A. Poittevin, Sébastien Le Beux, A. Bosio, Z. Stanojevic, O. Baumgartner, C. Mukherjee, C. Maneux, J. Trommer, T. Mikolajick, G. Larrieu
Architectures neuromorphiques
Joint International EUROSOI Workshop and International Conference on Ultimate Integration on Silicon 2021
Conference
Exploration of the optical behavior of phase-change materials integrated in silicon photonics platforms
Clément Zrounba, S. Cueff, Sébastien Le Beux, Ian O'Connor, F. Pavanello
Interconnexions photoniques sur siliciumInformatique quantiqueArchitectures neuromorphiques
2021 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC) 2021
Preprint
Optical Stochastic Computing Architectures Using Photonic Crystal Nanocavities
Hassnaa El-Derhalli, Lea Constans, Sébastien Le Beux, Alfredo De Rossi, Fabrice Raineri, Sofiene Tahar
Interconnexions photoniques sur siliciumCalcul approximatif
arXiv 2021
Nous rejoindre

Postes à combler — maîtrise et doctorat.

Nous recrutons activement des étudiants motivés à la maîtrise et au doctorat pour travailler sur des architectures matérielles à base de technologies émergentes. Les candidats ayant une formation en architecture des ordinateurs, en programmation matérielle (VHDL/Verilog), en simulation système, en optimisation ou en réseaux de neurones sont particulièrement encouragés.

Les membres des groupes en quête d'équité sont vivement encouragés à postuler. Envoyez votre CV, vos relevés de notes et une brève lettre de motivation à sebastien.lebeux (at) concordia.ca.