Donner le goût de la quantique à une nouvelle génération

Le Conseil national de recherche du Canada (CNRC) prévoit qu’en 2040 l’industrie de la technologie quantique pourrait employer 229 000 personnes. Pour répondre aux besoins en main d’œuvre de cette économie florissante, il faut dès maintenant penser à la formation de la prochaine génération, notamment en programmation quantique.

Lorsque l’Institut quantique (IQ) a lancé son Espace IBM Q en juin 2020, la nouvelle équipe a pris très au sérieux le mandat d’intéresser les jeunes aux possibilités émergentes en quantique. Lancer une série d’ateliers en programmation quantique pour la communauté étudiante au collégial semblait donc tout à fait naturel. En pleine pandémie, l’IQ était loin de soupçonner que cette initiative allait susciter un tel engouement.

Un défi et une occasion à saisir

L’idée des ateliers a germé dans l’esprit de Ghislain Lefebvre, responsable aux développements des partenariats de l’Espace IBM Q de l’Institut quantique. Il a rapidement identifié une occasion unique d’utiliser la plateforme de calcul quantique afin d’initier les jeunes à la programmation quantique. Un travail minutieux s’est amorcé afin de préparer le contenu des ateliers, c’est ainsi que Ghislain a rencontré plusieurs cégeps durant l’été 2020 pour discuter de leurs attentes au niveau du contenu.

La réaction tant du personnel enseignant que de la communauté étudiante a donné raison à Ghislain Lefebvre, il nous décrit la démarche « Pour moi c’était évident que pour intéresser les jeunes et leur donner le goût d’explorer les nouveaux horizons qu’offrent l’informatique quantique, il fallait offrir une expérience pratique. Avec l’accès de notre Espace IBM Q et le lancement de notre initiative des Curieux quantiques à l’automne 2020, le timing me semblait parfait. L’engagement du personnel enseignant des cégeps et la participation de leur communauté étudiante ont largement dépassé mes attentes ».

La discipline étant naissante, il existe peu de matériel de formation accessible en programmation quantique pour les jeunes. Un important travail de création attendait donc les développeurs en informatique quantique de l’Espace IBM Q de l’IQ, Maxime Dion et Jean Frédéric Laprade. Ils se sont attaqués au développement du contenu de la série de trois ateliers en français et en anglais, notamment sur les concepts de base de la science quantique, les rudiments de la programmation quantique et l’utilité de l’algèbre linéaire pour faire du calcul quantique.

« Pour introduire le quantique au niveau collégial, il fallait partir de quelque chose d’assez concret. On a choisi de s’appuyer sur un phénomène quantique pas si étrange : la lumière. À partir de ça, on a pu introduire naturellement les concepts purement quantiques que sont la superposition et l’intrication qui sont au cœur du calcul quantique. Au final, nous sommes parvenus à une trame narrative à la fois accessible et rigoureuse, sans sombrer dans les mathématiques, qui permet d’apprivoiser et de mettre en pratique les concepts clés pour faire de la programmation quantique » explique Maxime Dion.

Les ateliers ont permis d’aller à la rencontre des étudiantes et des étudiants afin de présenter les concepts clés de la science quantique et ses applications sous un nouvel angle. Ainsi, de septembre 2020 à février 2021, l’équipe a livré ses ateliers à plus de 400 personnes provenant de sept cégeps, ce qui témoigne d’un intérêt grandissant pour le domaine.

« J’ai été impressionné par la curiosité et l’enthousiasme de notre auditoire! De voir que le calcul quantique était à leur portée et accessible dans le nuage, je crois que ça en a incité plusieurs à aller plus loin et à lancer leur propre projet. L’expérience s’est avérée tout à fait concluante et j’espère pouvoir la répéter » observe Jean Frédéric Laprade.

Les témoignages de quelques personnes ayant assisté aux ateliers vont dans le sens des commentaires de Jean Frédéric. Ainsi pour Sophie, étudiante au Cégep Limoilou « Cela m’a permis d’en apprendre beaucoup sur un sujet que je ne connais pas du tout et j’aimerais en apprendre davantage, entre autres, à cause des nombreuses choses qu’on peut faire à l’aide de l’informatique quantique ainsi que les progrès qu’il pourrait y avoir dans le futur »

Tandis que pour Simon étudiant au Cégep de Maisonneuve « C’était vraiment intéressant, j’ai beaucoup appris durant les deux ateliers. Ceux-ci m’ont ouvert les yeux sur l’information quantique et je pense m’informer davantage sur le sujet au cours des prochaines années »

Des ateliers qui font du chemin

 Pour le personnel enseignant des cégeps, ces activités permettent d’appliquer des concepts qui demeurent souvent très théoriques tout en contribuant à sensibiliser les jeunes aux applications potentielles que permettra le développement de l’ordinateur quantique.

Pour Melisande Fortin-Boisvert, enseignante en mathématiques au Cégep de Maisonneuve, cet atelier est un succès. « Les étudiantes et les étudiants de mon programme ont énormément apprécié les ateliers offerts par l’Institut quantique. La présentation était claire, inspirante et Jean Frédéric a su captiver l’auditoire. Tout en s’initiant à la programmation quantique, ceux et celles qui ont participé ont pu découvrir des applications de leurs cours d’algèbre linéaire et grâce à la plateforme IBM Q, ont pu tester leur programme sur un véritable ordinateur quantique. Un mélange parfait entre la théorie et l’application! »

En parallèle avec les activités dans les cégeps, les ateliers ont également été donnés à près de 140 étudiantes et étudiants de premier cycle de différentes universités québécoises et canadiennes, notamment durant le Hackathon 2020 de l’Université McGill et lors d’un événement organisé par l’Institut pour la mobilité et l’aérospatiale au Canada (IMACA).

Comme Catherine, étudiante en génie mécanique à la Polytechnique Montréal il s’agissait d’un premier contact avec la science qui offre un complément à leur domaine d’étude. « Je souhaite continuer à approfondir et à voir les possibilités qu’offrent ce domaine aussi bien d’un point de vue personnel que professionnel. »

L’engouement démontré par la communauté étudiante jusqu’à présent incite l’équipe à poursuivre son travail, il y a fort à parier qu’une autre série pourra voir le jour en 2021, à suivre !