212 - La deuxième révolution quantique

Conférences scientifiques (Partie 1)

• Communication orale 09 h 15
  Mot d'ouverture
  Ted Hewitt (Conseil de recherches en sciences humaines du Canada)
• Communication orale 09 h 30
  Physique quantique et tours de cartes
  Thierry Giamarchi (Université de Genève)

  Le monde qui nous entoure est en fait le théâtre de tours de "magie" qui sont souvent bien plus spectaculaires que ceux qu’un prestidigitateur peut présenter. En montrant à la fois des tours de cartes et les résultats d’expériences de physique je présenterai l’un des plus beaux tours que nous joue la nature, à savoir la physique quantique. Cette physique est la source d’effets bizarres, contre-intuitifs et spectaculaires tels que la réduction du paquet d’onde, l’intrication et la décohérence, ou le principe d’exclusion. Derrière ce vocabulaire bizarre, se cachent des phénomènes physiques que je présenterai et qui au-delà de leur beauté intrinsèque, ont pris, souvent sans que nous nous en rendions compte, une importance de plus en plus grande dans notre vie de tous les jours.

  La physique quantique a déjà profondément transformé notre quotidien, et avec la second révolution quantique nous promet encore de nouvelles avancées que je présenterai brièvement.

  Cet exposé est garanti sans équations, mais avec un jeu de cartes

• Communication orale 10 h 00
  Les matériaux quantiques
  Louis Taillefer (UdeS - Université de Sherbrooke)

  Dans les matériaux quantiques, nous sommes à la frontière de la science des matériaux, où le comportement des électrons est mystérieux ou surprenant, donnant des propriétés souvent remarquables, comme la supraconductivité – cette capacité presque magique à transporter l’électricité sans aucune perte d’énergie, un phénomène éminemment quantique.

  Dans cette conférence, je vais présenter trois exemples de matériaux quantiques, aux propriétés potentiellement révolutionnaires, qui font actuellement l’objet de recherches intensives : les supraconducteurs, les liquides de spin et le graphène.

• Communication orale 11 h 00
  L’internaute quantique
  Anne Broadbent (Université d’Ottawa)

  L'internet quantique est un réseau de communication qui met en valeur des éléments quantique. Sont inclus la communication quantique et l’infonuagique quantique, mais aussi des systèmes quantiques rudimentaires.

  Dans cet exposé, nous nous mettons dans la peau de l'internaute quantique de la prochaine décennie: quelles nouvelles expériences pouvons-nous envisager? Quels sont les enjeux sociétaux, et quels progrès technologiques nous mènerons là?

• Communication orale 11 h 30
  L’ingénierie quantique: Soulever les défis de la miniaturisation et de l’intégration
  Oussama Moutanabbir (Polytechnique Montréal)

  Comme pour les technologies classiques, le développement des matériaux de haute pureté et de haute uniformité est aussi crucial pour les technologies quantiques. Cette présentation abordera ce paradigme et certaines exigences additionnelles qu’il faut satisfaire pour exploiter les processus quantiques de nature beaucoup plus subtile et fragile. La présentation discutera en particulier de certains défis liés à la miniaturisation des processeurs quantiques et leur intégration avec des plateformes classiques. L’information et la communication quantiques à base des semiconducteurs seront prises comme exemple pour mettre en évidence l’importance du contrôle des propriétés à l’échelle atomique pour s’assurer du bon fonctionnement des qubits. L’ingénierie des phénomènes quantiques dans des nouveaux systèmes à dimension réduite sera discutée et la métrologie nécessaire pour permettre leur manipulation sera présentée. Finalement, des concepts pour implémenter potentiellement les interfaces hybrides seront brièvement abordés.

Dîner

Conférences scientifiques (Partie 2)

• Communication orale 13 h 30
  Matériaux quantiques du futur
  Catherine Pépin (Institut de Physique Théorique, CEA Saclay)

  Dans cet exposé, nous donnons quelques clefs pour comprendre les solides quantiques, leur spécificité ainsi que leur potentiel. Nous soulignerons le côté inattendu des solides quantiques et comment ils ont défié la description théorique pendant des années. Nous nous tournerons ensuite vers le futur et donnerons quelques exemples de matériaux quantiques remarquables.

• Communication orale 14 h 00
  Ordinateurs quantiques : algorithmes et correction d'erreur
  Olivier Landon-Cardinal (ÉTS - École de technologie supérieure)

  Quelles tâches l'ordinateur quantique peut-il accomplir aujourd'hui ?

  Quels algorithmes pourront-ils y être déployés à court, moyen et long terme ?

  Dans cette présentation, je m'intéresserai à la puissance des algorithmes quantiques ainsi qu'aux limites des processeurs quantiques actuels. Je terminerai en évoquant les perspectives des ordinateurs quantiques lorsque ceux-ci disposeront de mécanismes de correction d'erreur.

• Communication orale 14 h 30
  De la microélectronique à la nanoélectronique quantique
  Eva Dupont-Ferrier (UdeS - Université de Sherbrooke)

  Depuis l'invention du transistor en 1947, brique de base des dispositifs électroniques, l'électronique a révolutionné nos vies et est désormais omniprésente (ordinateurs, téléphones, voitures, ...). Les performances des dispositifs ont augmenté de manière exponentielle depuis plusieurs décennies grâce aux progrès de la microfabrication et à la réduction constante de la taille des transistors. Cependant, ces progrès atteignent aujourd'hui une limite en raison des lois de la mécanique quantique qui entrent en jeu dans de si petits dispositifs (quelques dizaines de nm) et de la variabilité : Les transistors sont maintenant si petits que le déplacement d'un seul atome dopant dans le transistor peut avoir un impact dramatique sur ses performances. Dans cette présentation, je montrerai comment transformer l'obstacle actuel rencontré par l'électronique classique en un ingrédient clé pour construire des ordinateurs quantiques, considérés comme la future génération d'ordinateurs, qui présenteront des capacités sans précédent que les ordinateurs classiques ne peuvent atteindre.

Panel de discussion – Le futur quantique