Technologies habilitantes pour l’Internet quantique

Quel est votre projet et en quoi consiste-t-il brièvement?

Notre projet porte sur le développement de technologies clefs pour la réalisation de réseaux capables de lier entre eux des systèmes quantiques. De la même façon que l’Internet a complément changé la façon dont nous vivons et interagissons, l’équivalent quantique permettra de connecter et pleinement bénéficier de divers systèmes quantiques. Toutefois, pour traiter de l’information et l’acheminer sur de grandes distances il est souvent nécessaire de convertir, copier et mettre en mémoire. Dans ce contexte, une des propriétés de l’information quantique devient clairement apparente : elle ne peut pas être copiée. Il est alors nécessaire de transduire cette information entre différents systèmes quantiques afin de pouvoir traiter l’information sans détruire l’aspect quantique. Pour cela, nous allons mettre au point des approches hybrides alliant optique, circuits microondes, systèmes mécaniques, et spins à l’état solide – qui opèrent tous dans le régime quantique – pour réaliser des mémoires et des transducteurs quantiques. Ce projet ambitieux est mené par conséquent par une équipe de recherche aux expertises très variées, aussi bien théoriques qu’expérimentales, favorisant ainsi l’innovation et la créativité.

Qui sont les membres qui composent votre équipe et quelles expertises apportent-ils au sein du projet?

Notre ambition est de combiner différents systèmes quantiques ainsi que l’électronique de pointe afin de réaliser de nouveaux dispositifs hybrides. Notre équipe regroupe par conséquents des experts de divers domaines de la physique, de l’ingénierie et de l’informatique. De plus, afin d’intégrer des stratégies d’optimisation comme le contrôle d’erreur, l’équipe compte quatre théoriciens. Concrètement, la recherche sera menéepar Alexandre Blais, Yves Bérubé-Lauzière, Serge Charlebois, Paul Charette, Eva Dupont-Ferrier, Max Hofheinz, Mathieu Juan, Stefanos Kourtis, Denis Morris, Michel Pioro-Ladrière, Jean-François Pratte, Baptiste Royer, Marc-André Tétrault, et Dave Touchette. L’équipe regroupe ainsi les expertises requises en circuits quantiques microondes, en information quantique, en électronique de pointe, en optique et photonique quantique, sur les spins dans les systèmes à l’état solide, en photonique de Josephson, en correction d’erreur, en nanomatériaux, et en micromécanique.

En quoi votre projet est-il ambitieux (en quoi diffère-t-il de vos projets habituels)?

Notre objectif est de positionner Sherbrooke et l’Institut quantique au centre de l’innovation technologique dans le secteur quantique. Tel que cité plus haut, nous visons le développement de systèmes clefs pour le traitement de l’information quantique : les mémoires et les transducteurs. Les défis qu’impliquent ces travaux au niveau des matériaux, de la fabrication, de l’instrumentation, et du traitement de l’information sont énormes. De plus, vu le rôle central de ces deux systèmes dans le déploiement à grande échelle des technologies quantiques, la course au développement est mondiale. Il est rare de retrouver une densité aussi élevée de défis d’importance dans un même projet de recherche. Et comme ces défis s’étendent sur une large gamme de domaines, le niveau d’intégration requis dans les travaux par les membres de l’équipe dépasse largement celui des projets habituels.

Quel est le rôle de l’Institut quantique au sein de votre projet?

La collaboration et l’innovation scientifique sont des concepts centraux de l’Institut quantique. Aussi, l’IQ regroupe de nombreuses personnes expertes autour de thèmes de recherche communs, en particulier concernant les technologies quantiques. Cet environnement favorisera par conséquent les interactions scientifiques au-delà de l’équipe de ce projet. De plus, le nouveau bâtiment de l’IQ offre de nombreux espace de discussion et collaboration ainsi que différent laboratoires expérimentaux et théoriques qui joueront sans aucun doute un rôle clef dans la réalisation des objectifs de ce projet. Afin de pleinement bénéficier de ces aspects importants, nous organiserons des présentations régulières de l’avancement du projet.

Qu’est-ce que votre projet apportera à la société?

Nous proposons de développer des systèmes clefs pour le traitement de l’information quantique : les mémoires et les transducteurs. Ces systèmes sont nécessaires pour le traitement de l’information quantique aussi bien pour le calcul quantique que pour les aspects de la sécurité de l’information. Par exemple, la possibilité de connecter plusieurs processeurs quantiques permettrait de réaliser du calcul distribué et ainsi atteindre des performances suffisantes pour résoudre des problèmes d’intérêt sociétal, comme la recherche de nouvelles molécules pharmaceutiques ou d’intérêt économique comme l’optimisation de réactions chimiques industrielles.

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