IMPACT QUANTIQUE
COMMUNICATIONS ET SÉCURITÉ
KATANYA KUNTZ Adjointe de recherche, IQC
INTERNET QUANTIQUE AU CANADA
La révolution quantique est en marche, et cela signifie que nos données confidentielles ne le resteront pas longtemps. Les puissants ordinateurs quantiques auront la capacité de déchiffrer les clés publiques actuellement utilisées pour sécuriser nos transactions bancaires et bien d’autres choses.
Mais il y a de l’espoir. La physique quantique offre aussi un moyen de sécuriser nos données à l’aide d’une serrure inviolable : la distribution quantique de clés (DQC).
« Si vous heurtez la surface d’un étang, vous produisez une onde dans l’eau, dit Katanya Kuntz. Il arrive un peu la même chose lorsqu’un intrus tente de s’immiscer dans un canal de DQC. Lorsqu’il tente de découvrir la clé secrète, on peut voir qu’il a perturbé le système. » [traduction]
Mme Kuntz et les autres membres de l’équipe scientifique de la mission QEYSSat (Quantum EncrYption and Science Satellite – Satellite de cryptographie et physique quantiques), dirigée par Thomas Jennewein, chercheur principal à l’IQC, préparent le lancement du premier satellite quantique canadien au début de 2023. En plus de constituer une démonstration de la technologie des liens satellitaires quantiques au Canada, QEYSSat servira de banc d’essai pour des questions fondamentales non résolues concernant la nature de la réalité quantique.
Mettre en orbite un satellite ayant à son bord une technologie de communications quantiques, et relier celui-ci à de multiples stations au sol et expériences quantiques, constitue une entreprise très ambitieuse. Mme Kuntz joue donc un rôle crucial dans la coordination de l’équipe scientifique de QEYSSat, qui comprend un nombre croissant d’institutions canadiennes et de collaborateurs étrangers. Depuis qu’elle s’est jointe en 2015 au laboratoire de photonique quantique, elle a également travaillé sur plusieurs expériences d’optique quantique liées au projet, sous la direction de Thomas Jennewein.
La prochaine étape pour Katanya Kuntz et son équipe? QEYSSat 2.0. Il s’agit d’une feuille de route pour les missions satellitaires quantiques canadiennes, nouveau projet du Conseil national de recherches du Canada, en collaboration avec Recherche et développement pour la défense Canada, qui vise à étudier comment les technologies quantiques dans l’espace pourraient aider à mettre sur pied un réseau Internet quantique à grande échelle.
MICHAEL GRABOWECKY Étudiant à la maîtrise, physique et astronomie, IQC
METTRE LA THÉORIE EN PRATIQUE
Michael Grabowecky était venu à Waterloo afin de trouver un poste de chercheur théoricien pour sa maîtrise. Kevin Resch, professeur à l’IQC ainsi qu’au Département de physique et d’astronomie, l’a invité à voir la forêt de dispositifs d’optique et de lasers au laboratoire d’optique et d’information quantiques. L’étudiant a su qu’il avait trouvé son nouveau port d’attache.
« Je pouvais appliquer la théorie que j’avais apprise au 1er cycle, dit M. Grabowecky, et voir comment cela fonctionne dans un contexte expérimental. » [traduction]
Pour son mémoire de maîtrise, M. Grabowecky étudie le comportement fondamental de systèmes photoniques à 3 états — qutrits — sans formuler d’hypothèses théoriques.
« Nous ne supposons pas que la mécanique quantique ou toute autre théorie est correcte, dit-il. Nous ne faisons que produire ces photons, les manipuler de différentes manières, puis les recueillir. » [traduction]
L’avantage d’une telle démarche réside dans le fait que les chercheurs peuvent comparer les prédictions de théories originales avec leurs données et voir si ces nouvelles idées constituent des solutions de rechange plausibles à la physique quantique ou si elles ne correspondent pas au comportement réel des photons.
« Il y a des lacunes dans notre compréhension du monde, poursuit M. Grabowecky. Si nous voulons savoir comment la nature fonctionne à un niveau fondamental, nous devons l’étudier avec le moins d’hypothèses possible. » [traduction]
Les travaux théoriques de Michael Grabowecky pendant ses études de 1er cycle ont culminé avec la publication d’un article où il analysait les supercanaux quantiques comme outils potentiels d’élaboration de théories sur les ressources quantiques ainsi que de futurs protocoles de communication. Le passage de la théorie à l’expérimentation semblait être une étape logique, et M. Grabowecky réfléchit maintenant à l’évolution de sa carrière une fois qu’il aura terminé son mémoire.
La présence dans la région de Waterloo d’entreprises en démarrage liées au domaine quantique, dont plusieurs ont été fondées par des membres de l’IQC, constitue une occasion fascinante et pleine de promesses.
« L’une des raisons pour lesquelles j’ai choisi l’IQC, conclut M. Grabowecky, était la possibilité de rester dans le milieu universitaire ou de faire autre chose, parce que je sais que Waterloo cultive le succès dans différents secteurs. »
