Pouvons-nous nous permettre de ne pas participer à la course quantique ?

Une photo d'une femme sur fond bleu avec le texte : Pouvons-nous nous permettre de ne pas participer à la course quantique ? Geneviève Tanguay Vice-présidente Technologies émergentes, Conseil national de recherches

Auteurs):

Geneviève Tanguay

Conseil National de Recherche

Vice-président Technologies émergentes

Clause de non-responsabilité : La version française de cet éditorial a été auto-traduite et n’a pas été approuvée par l’auteur.

Assurer l'avenir quantique du Canada est essentiel pour la souveraineté en S&T et la prospérité économique dans le monde post-COVID-19.

  • Et si nous pouvions construire un nouveau type d'ordinateur qui résout des problèmes en quelques secondes - des problèmes que tous les ordinateurs du monde aujourd'hui ne peuvent pas résoudre ?
  • Et si cet ordinateur pouvait résoudre un problème en dix secondes avec la puissance nécessaire pour garder quelques ampoules allumées au lieu d'en utiliser suffisamment pour alimenter quelques pâtés de maisons ?
  • Et si nous pouvions imager le corps humain de l'intérieur avec une résolution spectaculaire sans craindre les dommages causés par les radiations ?
  • Et si nous pouvions « voir » à travers les murs et le sous-sol en mesurant de petits changements de gravité ?
  • Et si nous pouvions concevoir des matériaux, atome par atome, avec toutes les propriétés que nous désirons ?
  • Et si nous pouvions avoir un cryptage incassable pour protéger nos informations personnelles ?

Transformer ces « et si » en réalité n'est possible que grâce à des investissements continus et aux progrès de la science et des technologies quantiques. Les pionniers de la mécanique quantique n'auraient jamais pu penser qu'un jour nous pourrions maîtriser la science quantique à un degré tel qu'elle pourrait aider à résoudre certains des défis les plus pressants du monde.

Dire que nous vivons actuellement une période difficile est un euphémisme alors que le Canada et le monde continuent de faire face à des pertes de vies et de moyens de subsistance en raison de la COVID-19 et d'une économie mondiale ravagée par une pandémie. La COVID-19 nous oblige à penser stratégiquement pour assurer la prospérité et le bien-être des Canadiens. Nous devons examiner de toute urgence comment non seulement stimuler la reprise économique à court terme, mais aussi développer la résilience et la croissance à long terme. Dans le même temps, il est possible de tirer parti des technologies émergentes pour bâtir l'économie de l'avenir. 

Cependant, il est difficile de prédire l'avenir, même à court terme. C'est pourquoi nous devons faire des « paris audacieux » et voir grand. Concentrons-nous sur les industries et les technologies les plus susceptibles de créer de l'innovation, de la croissance et des emplois et d'améliorer la compétitivité mondiale du Canada pour l'économie de demain. Ces paris sont plus susceptibles de porter leurs fruits dans les domaines où le Canada est déjà un chef de file et n'a pas besoin de rattraper les autres pays. 

La pandémie a également mis en lumière la nécessité d'une plus grande autonomie dans les infrastructures, les industries clés et les technologies émergentes. Le passage à la souveraineté économique, en particulier pour les technologies émergentes stratégiques telles que les technologies quantiques, est le moteur de l'agenda de nombreuses nations. 

Les technologies quantiques sont un « pari audacieux » solide pour le Canada. Assurer l'avenir quantique du Canada et tirer parti de son avance précoce à la veille de la deuxième révolution quantique est un élément important de la nouvelle économie et de la voie vers la résilience future. Selon un récent rapport de McKinsey & Company, les technologies quantiques sont sur le point de révolutionner une myriade d'industries et de créer de nouvelles entreprises avec une taille de marché mondiale potentielle de plus de 1 2035 milliards de dollars américains d'ici XNUMX. 

Les technologies quantiques sont transformationnelles, englobant non seulement l'informatique quantique ultra-rapide, présentée par la chancelière allemande Angela Merkel comme "le prochain saut technologique fondamental", mais aussi des capteurs de haute précision, des communications sécurisées, une imagerie améliorée, des matériaux personnalisés et la conception de médicaments. Ces technologies ont le potentiel d'être les prochaines plates-formes technologiques habilitantes et fondamentales ; ils chevauchent un certain nombre d'industries telles que la santé, la défense et la sécurité, les télécommunications, les ressources naturelles, la gestion de l'environnement, la finance et les produits pharmaceutiques. 

En particulier, les technologies quantiques transformeront les soins de santé, l'environnement et le changement climatique, ainsi que la cybersécurité. Voici quelques-unes des nombreuses applications prometteuses.

Dans le domaine de la santé, les capteurs quantiques promettent une imagerie médicale plus précise, par exemple en permettant aux appareils d'IRM d'examiner au niveau moléculaire. QLes magnétomètres Uantum utilisent les propriétés magnétiques des atomes pour sonder les tissus, faisant progresser le diagnostic de la démence, des cancers et des maladies cardiaques. L'informatique quantique pourrait aider à accélérer la découverte de remèdes pour une gamme de maladies et conduire à des essais cliniques entièrement simulés qui n'utilisent pas d'humains ou d'animaux pour tester un médicament ou un appareil. Cela pourrait également accélérer le séquençage et l'analyse du génome, permettant une médecine personnalisée, ainsi que la détection précoce et l'atténuation des maladies en analysant les informations génétiques, les informations personnelles sur la santé et de grandes quantités de données sur le système de santé. 

Face à la pandémie de COVID-19, une grande attention est portée à la manière dont les technologies émergentes telles que les technologies quantiques peuvent nous aider à prévoir, à nous préparer et à répondre plus efficacement aux futures crises sanitaires. Apprentissage automatique quantique - la capacité de gérer intelligemment des quantités massives de données - est particulièrement prometteur pour accélérer la découverte et le développement de médicaments. Ces technologies peuvent fonctionner plus rapidement pour identifier des candidats potentiels pour le développement de médicaments, créer un vaccin et déterminer comment ralentir la transmission de la maladie. Ils peuvent surveiller en permanence les données, détecter les signes et identifier les modèles pour éviter une éventuelle pandémie. Ils peuvent également cibler la chaîne d'approvisionnement mondiale et aider à accélérer les réponses aux pénuries ou aux excédents et à positionner le bon personnel d'urgence au bon endroit au bon moment. 

Les technologies quantiques ont de nombreuses applications potentielles qui pourraient produire de nouvelles solutions pour lutter contre le changement climatique et protéger notre environnement. Des développements précoces sont attendus dans les capteurs, qui promettent des améliorations significatives de la sensibilité et de la précision des mesures. De meilleurs capteurs permettront une surveillance et une gestion plus précises et plus robustes des précieuses ressources naturelles, y compris nos océans et nos forêts. Des capteurs quantiques qui détecteront, par exemple, des minerais métalliques pour les terres rares afin de réduire notre dépendance aux sources étrangères. Les progrès de l'informatique quantique pourraient générer des simulations de grandes molécules complexes qui révéleraient des catalyseurs moins chers et plus efficaces pour la capture du carbone, le stockage et la transmission de l'énergie et les engrais. Ils pourraient également permettre une modélisation plus précise du changement climatique.

Alors que la technologie informatique quantique continue de progresser rapidement, la nécessité d'améliorer la cybersécurité du Canada et de construire des systèmes quantiques sûrs pour sécuriser les infrastructures et les industries canadiennes devient de plus en plus critique. Les nouvelles technologies quantiques, telles que la distribution de clés quantiques et la génération de nombres aléatoires quantiques, peuvent fournir une nouvelle base de sécurité pour l'infrastructure numérique de l'économie de demain. Développer notre propre capacité de technologie quantique signifie que le Canada ne dépendra plus, dans 10 ans, de la technologie de pays étrangers pour protéger nos renseignements personnels, nos systèmes bancaires, nos réseaux électriques, nos infrastructures de villes intelligentes et notre sécurité nationale.  L'amélioration de la cybersécurité du Canada contribuera à protéger notre prospérité économique à l'ère quantique.

Un argument solide pour investir davantage dans les technologies quantiques est que le Canada est actuellement un chef de file mondial dans des domaines clés de la recherche et du développement quantiques, et que nous avons un écosystème solide en place. L'investissement global du Canada au cours de la dernière décennie est estimé à plus d'un milliard de dollars. Nous avons des pôles d'excellence en recherche mondialement reconnus qui attirent les meilleurs talents et idées au Canada. Dans les zones entourant ces centres, la recherche se traduit par des applications concrètes dans certaines des premières entreprises au monde basées sur les technologies quantiques. 

Sur une échelle relative, le taux d'activité entrepreneuriale quantique au Canada est beaucoup plus élevé que dans d'autres juridictions. Nous avons les plus gros investissements dans les entreprises quantiques au monde sur une base par habitant, et nos entreprises et institutions détiennent le deuxième plus grand nombre de brevets au monde, après les États-Unis. Le Canada se classe au sixième rang mondial pour les publications sur la technologie quantique et au cinquième pour le nombre de applications de la technologie quantique. D-Wave basé en Colombie-Britannique a le plus d'applications au monde.

De nombreux pays font des investissements stratégiques dans les technologies quantiques, mettant en péril le leadership mondial et la compétitivité du Canada. Les États-Unis, le Royaume-Uni, l'UE, l'Allemagne, la Chine, l'Australie et d'autres mettent tous en œuvre et allouent des ressources aux stratégies quantiques. Quelques pays ont spécifiquement inclus les technologies quantiques dans leurs plans de relance économique post-pandémique. L'Allemagne a alloué 2 milliards de son plan de relance économique de 2020 milliards d'euros de juin 130 aux technologies quantiques et à l'investissement dans deux ordinateurs quantiques. 

En août, les États-Unis ont annoncé des investissements dans les "industries du futur", y compris l'intelligence artificielle et la science de l'information quantique (QIS), investissant jusqu'à 625 millions de dollars sur cinq ans dans cinq centres QIS, avec 300 millions de dollars supplémentaires provenant de l'industrie et du milieu universitaire. L'objectif déclaré est de créer "des avantages transformateurs pour le peuple américain dans les domaines de la santé, des communications, de la fabrication, de l'agriculture, des transports, de la sécurité et au-delà".

La science et la technologie quantiques ont déjà été identifiées comme un domaine d'intérêt national d'un point de vue économique et sécuritaire. L'écosystème quantique du Canada, y compris les universités, les instituts de recherche et les entreprises basées sur le quantique, s'est réuni avec des objectifs communs et une vision partagée pour l'élaboration d'une stratégie quantique nationale pour le leadership continu du pays en sciences et technologies quantiques.

Alors que nous rebâtissons l'économie du Canada, nous avons l'occasion de tirer parti de cet atout national pour aider assurer notre souveraineté S&T et créer de nouvelles opportunités pour les entreprises. Cela sera essentiel pour maintenir notre prospérité économique à l'ère quantique. En période de difficultés et d'incertitude, nous devons oser avoir de grandes idées et donner suite à une vision audacieuse de l'économie du Canada de l'avenir. Cela nous rapproche beaucoup plus de la concrétisation de ces « et si » du passé, au profit de tous les Canadiens.