Les Nations Unies viennent de proclamer 2025 « Année internationale des sciences et technologies quantiques ». Paul Smith, directeur des opérations de l’Institut Périmètre, se demande ce qu’il faudra faire pour concrétiser ici même la révolution quantique promise depuis longtemps.

La science quantique va changer le monde.

Ce n’est pas une exagération. C’est en train de se produire.

Mais la question de savoir où cela se produira reste ouverte. Une chose est sûre : ce sera là où les dirigeants en feront une priorité. De bonnes choses arrivent à ceux qui s'engagent.

Le Canada, parmi d’autres pays, a fait les premiers pas dans cette direction, mais le concrétiser sera un grand défi.

On peut dire sans se tromper que le monde entier sait que la révolution quantique est en marche. Les Nations Unies viennent de déclarer 2025 Année internationale de la science et de la technologie quantiques. Cette année sera l’occasion de célébrer les progrès réalisés par les scientifiques et les innovateurs au cours du siècle dernier, du chat de Schrödinger à l’invention du laser, de la LED, de la cellule solaire, de l’IRM et bien d’autres. Mais ce sera aussi un appel à l’action : pour faire émerger de nouvelles techniques de communication, des protocoles de cybersécurité, des ordinateurs puissants et des avancées dans la science des matériaux. Tout cela est à portée de main de l’humanité, et l’ONU a bien observé que nous en aurons besoin pour parvenir à un avenir durable.

C'est plus facile à dire qu'à faire. Cela nécessitera des investissements. Cela nécessitera de la passion. Cela nécessitera une économie du savoir florissante et une société qui valorise la recherche fondamentale.

Il faudra s’engager à poser les bases aujourd’hui pour le bien de demain.

Le Canada pourrait faire tout cela. Nous savons qu'il en est capable, car il a déjà commencé à le faire.

À l'Institut Périmètre de physique théorique, nous avons une vue d'ensemble de ce processus en action.

Les chercheurs de l’Institut Périmètre étudient activement des moyens d’améliorer la correction des erreurs quantiques, c’est-à-dire de prévenir les erreurs dans les ordinateurs quantiques. C’est l’un des principaux obstacles à l’avènement de l’informatique quantique. Parallèlement, nous sommes les pionniers de nouveaux matériaux quantiques, dans lesquels se produisent des transitions de phase inhabituelles – comme l’eau en glace – mais avec magnétisme et états quantiques. Les physiciens quantiques conçoivent des matériaux qui se comportent comme un atome unique à l’échelle macroscopique. Ils créent de la matière aux propriétés émergentes, où l’ensemble du matériau présente des comportements que les particules qui le composent ne présentent pas d’elles-mêmes. Dans ces matériaux magnifiques, la somme est littéralement supérieure à ses parties.

Le monde de la physique quantique ressemble beaucoup à de la science-fiction. Il produit des concepts portant des noms tels que « liquides de spin quantiques » et « cristaux temporels ». Il promet d'effectuer des calculs 100 millions de fois plus vite qu'un superordinateur.

Cela ne semble pas réel. Mais ça l'est. Et c'est incroyable.

Certaines de ces avancées scientifiques théoriques peuvent être testées expérimentalement, dans des endroits comme l'Institut d'informatique quantique de l'Université de Waterloo, à deux pas de l'Institut Périmètre.

Ces expériences réussies peuvent devenir commercialement viables et entrer dans nos vies grâce à des entreprises innovantes dans le domaine de l'informatique quantique comme Xanadu à Toronto, Photonic à Vancouver ou Nord Quantique à Sherbrooke, pour n'en citer que quelques-unes. C'est un pipeline : de la théorie à l'expérimentation, puis à la réalité. Nous devons investir dans ces trois domaines pour progresser. Aucune de ces étapes n'est contournable.

D’autres pays le savent.

La Chine a investi jusqu'à présent 15.3 milliards de dollars dans la recherche quantique. L'UE a investi plus de 7 milliards de dollars. Les États-Unis ont investi près de 2 milliards de dollars.

Le Canada n’est pas en reste. En fait, il a fait mieux que sa part en investissant plus d’un milliard de dollars au cours de la dernière décennie et en lançant une stratégie nationale dans le domaine quantique en 1. C’était un signe prometteur. Alors, quelle est la prochaine étape?

Si vous n’êtes pas encore convaincu que cela devrait être une priorité, rappelez-vous que l’humanité a déjà vu la recherche fondamentale changer le monde. En voici un exemple. Les recherches menées dans les célèbres laboratoires Bell du New Jersey en 1947 ont conduit au développement du transistor. Cette avancée a ouvert la voie à la puce électronique qui se trouve aujourd’hui à l’intérieur de chaque ordinateur, smartphone et appareil électronique que vous avez déjà rencontré. Elle a connecté le monde comme jamais auparavant et soutient l’énorme croissance des plus grands succès technologiques d’aujourd’hui comme Nvidia, dont les puces alimentent l’essor de l’IA.

Il n’y a aucune raison de croire que la recherche quantique actuelle ne fera pas quelque chose de similaire. De nouvelles connaissances sur l’intrication quantique au cours de la seconde moitié du siècle dernier ont ouvert la voie à des applications quantiques pratiques (et, accessoirement, ont valu aux chercheurs en physique quantique le prix Nobel 2022).

La prochaine étape est en cours. Nous voyons que les bases sont jetées. En fait, depuis 25 ans, l'Institut Périmètre s'efforce de jeter les bases de ce projet en renforçant la contribution du Canada au secteur quantique, en attirant de nouveaux talents chez nous et en créant des possibilités de collaboration interdisciplinaire. Nos travaux nous ont amenés à établir des partenariats avec des établissements de recherche, des observatoires, des établissements postsecondaires et des entreprises technologiques de renom partout dans le monde, et à être fiers de défendre le leadership du Canada dans le domaine quantique.

En choisissant 2025 comme Année internationale des sciences et technologies quantiques, l’ONU a fait un choix visionnaire. Cela signifie que nous pourrons tous nous trouver aux frontières de la science et la voir évoluer en temps réel.

Mais nous ne recevrons notre part du gâteau que si nous y mettons du nôtre. Le Canada a été un pionnier de la recherche quantique – nous ne devons pas nous laisser distancer. Si vous êtes aussi désireux que nous de faire en sorte que le Canada occupe une place de choix dans l’avenir de la recherche quantique – et vous devriez probablement l’être si vous tenez à une industrie technologique florissante et à une main-d’œuvre qualifiée ici au pays – alors allons-y.

L'avenir quantique s'annonce prometteur. La place que nous y occuperons sera exactement celle que nous lui réserverons.