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Trois projets de recherche en partenariat avec le Royaume-Uni généreront des avancées dans ce secteur dont le potentiel révolutionnaire est reconnu par l’UNESCO.
En février dernier, l’UNESCO lançait l’Année internationale des sciences et technologies quantiques. Cette désignation souligne le rôle crucial de ce domaine dont les applications transformatrices pourraient répondre aux plus grands défis actuels et futurs de notre société.
Un nombre de chercheuses et de chercheurs de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) comptent parmi les meilleurs au monde dans cette branche de la physique aux propriétés exceptionnelles. Grâce à leurs découvertes et à leur renommée, l’INRS se positionne en tant que chef de file de cette expertise au Québec, au Canada et sur la planète.
À ce titre, trois projets dirigés par des professeurs basés au Centre Énergie Matériaux Télécommunications (EMT) de l’INRS, sur un total de 10 au Canada, se sont vu octroyer des fonds dans le cadre d’un programme de recherche international sélectif d’une durée de deux ans. Cette initiative conjointe du Canada et du Royaume-Uni s’adresse aux plus solides équipes de la communauté scientifique dans le domaine en constante évolution des technologies quantiques. Gérée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et UK Research and Innovation (UKRI), elle vise à générer des avancées en accord avec les stratégies quantiques nationales des deux pays.
Capter de très faibles champs magnétiques à l’échelle nanométrique
Le projet du professeur Emanuele Orgiu intitulé « New two dimensional material platforms for nanoscale quantum sensing », mené en collaboration avec les universités d’Oxford (Hannah Stern) et de Bath (Enrico Da Como et Simon Bending), tablera sur l’apport des matériaux quantiques 2-D en tant que plateformes révolutionnaires pour le développement de capteurs quantiques. Grâce à leur grande adaptabilité et à leur état à l’échelle nanométrique, les matériaux bidimensionnels offrent des possibilités inatteignables avec des matériaux massifs.
Les recherches se concentreront surtout sur l’utilisation de l’un d’eux, soit le nitrure de bore hexagonal (hBN) et les dichalcogénures de métaux de transition (TMDs), dont les propriétés polyvalentes sont très prometteuses en raison de défauts optiques actifs en spin. Ceux-ci se sont révélés être des capteurs polyvalents à large champ sensibles à la pression, à la température et au champ magnétique. Le transfert du spin à des matériaux semi-conducteurs 2-D pourrait se traduire par des économies d’énergie majeures pour le transport de données électroniques à un débit de très haute intensité.
Faciliter la transition des technologies actuelles vers celles de nouvelles générations
Le projet Low-index Quantum Optics (LexQuO), mené par le professeur Luca Razzari, porte sur l’exploitation des propriétés uniques des matériaux fortement non linéaires à indice proche de zéro (NZIM). Il est mené en collaboration avec Roberto Morandotti de l’INRS et Marcello Ferrera de l’Université Heriot-Watt d’Édimbourg.
Ces professeurs et leurs équipes se concentreront sur deux éléments dont dépend la progression des technologies quantiques : la conversion de fréquence à photon unique aux longueurs d’ondes des télécommunications et la génération efficace de paires de photons sur puce. Ces spécialistes entendent démontrer les bénéfices de l’utilisation des NZIM dans l’atteinte de ces deux objectifs. En tant qu’oxydes conducteurs transparents dotés de propriétés optiques inhabituelles, les NZIM ouvrent la porte à une intégration optimale et novatrice des systèmes quantiques aux infrastructures existantes.
Assurer des communications hautement protégées et sécurisées
Les équipes du professeur Roberto Morandotti et de ses collègues Marco Peccianti et Alessia Pasquazi de l’Université Loughborough de Londres se pencheront sur les défis de synchronisation et de sécurité dans les télécommunications quantiques.
Plus précisément, leurs recherches visent à développer une source photonique hybride intégrant des canaux quantiques et classiques pour la synchronisation de précision et la cryptographie quantique. Les dispositifs des micropeignes, une technologie de laser de pointe très compacte, servira de base à leurs travaux. L’optimisation des propriétés des micropeignes en tant que source compacte et efficace pour les réseaux de télécommunications de nouvelle génération promet des transferts de données encore plus efficaces à un degré de sécurité inégalé.
