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L’équipe de Mitacs Dans la quête de l’informatique avancée pour des domaines tels que la cybersécurité, un stagiaire de Mitacs se concentre sur l’écart entre les systèmes à deux états et les systèmes quantiques à plusieurs niveaux.
Lorsque Vladyslav Los, étudiant de premier cycle à l’Université RWTH Aachen, en Allemagne, a postulé au programme Stage de recherche Globalink de Mitacs, il savait qu’il voulait étudier dans le domaine de la physique quantique et de l’informatique quantique. Son entrevue avec Adrian Lupascu, Ph. D., professeur agrégé à l’Institut d’informatique quantique de l’Université de Waterloo, lui a ouvert la voie vers une perspective des plus stimulantes.
Le professeur Lupascu proposait comme projet de stage d’explorer les façons de parvenir à un contrôle optimal dans des systèmes à plusieurs niveaux ou de contrôler des systèmes quantiques à plusieurs états.
« Peu de personnes font actuellement des recherches sur le sujet, ce qui le rend encore plus intéressant pour moi », raconte Vladyslav.
Comme l’informatique quantique en est encore à ses débuts, c’est le bon moment pour la transformer en un outil concret pouvant servir à des applications précises, comme l’intelligence artificielle, la cybersécurité, la modélisation financière ou la création de nouveaux médicaments — des domaines trop complexes pour les ordinateurs traditionnels. Cet intérêt croissant, au Canada comme ailleurs dans le monde, a d’ailleurs poussé le gouvernement canadien à lancer récemment une Stratégie quantique nationale pour encourager les avancées dans ce domaine.
Les travaux de recherche du professeur Lupascu portent sur les façons de mieux effectuer les calculs, de mieux corriger les erreurs et de sauvegarder autant de données exactes que possible dans un système à plusieurs niveaux qui est très différent du système informatique classique à deux niveaux.
Dans un domaine aussi complexe, il est essentiel de trouver un équilibre entre les connaissances et la curiosité en matière de recherche. M. Lupascu souligne que « bien que les étudiantes et étudiants de premier cycle aient peut-être un peu moins de bagage théorique que les diplômés, beaucoup se distinguent par leur enthousiasme et leur grande motivation à apprendre ».
Cela s’est avéré être le cas avec Vladyslav. Alors qu’il n’en était qu’au quatrième semestre de son programme de baccalauréat, Vladyslav a apporté ses connaissances, son enthousiasme et le bon état d’esprit pour s’assurer que l’équipe progressait bien.
Des qubits aux qudits : construire un ordinateur quantique utile
De nombreux systèmes quantiques possèdent un grand nombre de niveaux; certains, en fait, en ont une infinité. Dans ce projet, l’équipe du professeur Lupascu cherchait à aller au-delà du codage de l’information dans les systèmes standards à deux états (qubits), en explorant des systèmes multidimensionnels (qudits).
Certains concepts qui s’appliquent aux qubits ne peuvent pas être transposés aux systèmes à états multiples. Par exemple, plus le nombre d’états augmente, plus il devient difficile de suivre l’information.
L’équipe espère parvenir à un meilleur contrôle des systèmes à trois états ou plus, et s’en servir comme base pour faire la démonstration de petits processeurs d’information réunissant plusieurs systèmes, et ainsi ouvrir la voie à la construction d’un ordinateur quantique utile.
Un stage en ligne débouche sur des occasions futures
Même si Vladyslav a dû effectuer son stage entièrement en ligne en raison des restrictions imposées par la COVID-19 et qu’il n’a donc pas pu venir au Canada, il a trouvé l’expérience excellente et même plus intéressante que ce à quoi il s’attendait.
« Mon objectif principal était d’apprendre du professeur Lupascu et de tirer profit de ce projet sur le plan de ma formation. J’étais là pour apprendre », explique Vladyslav. Celui-ci a apprécié les réunions d’équipe hebdomadaires, les échanges virtuels réguliers tout au long du stage, ainsi que les événements en ligne organisés par Mitacs pour favoriser les rencontres entre étudiantes et étudiants.
Vladyslav s’est même vu offrir un poste d’assistant étudiant à son établissement d’attache, et il attribue ce succès aux apprentissages réalisés durant son stage, qui l’ont aidé à bien se préparer pour l’entrevue. De plus, Vladyslav et le professeur Lupascu envisagent la possibilité de poursuivre leur collaboration à l’avenir.
Certaines des réalisations auxquelles l’étudiant a pu contribuer lui ont permis de mieux saisir la nature des difficultés. Désormais, il comprend mieux comment aborder ces problèmes et améliorer le contrôle quantique des systèmes à états multiples.
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