Lorsque Vladyslav Los, un étudiant de premier cycle à l’Université RWTH Aachen, en Allemagne, a soumis sa candidature au programme Stage de recherche Globalink de Mitacs, il savait qu’il voulait étudier dans les domaines de la physique quantique et de l’informatique quantique. C’est au cours d’une entrevue avec Adrian Lupascu, Ph. D., professeur agrégé à l’Institut d’informatique quantique de l’Université de Waterloo, que Vladyslav a commencé à voir le chemin passionnant qui se traçait devant lui.

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.

L’informatique quantique n’en étant qu’à ses premiers stades de développement, le moment est bien choisi pour la transformer en un système physique ayant des applications spécialisées telles que l’intelligence artificielle, la cybersécurité, la modélisation financière et la conception de médicaments, qui sont trop avancées pour les limites des ordinateurs standard. L’intérêt national et international pour la mise au point de technologies quantiques est tel que le gouvernement du Canada a récemment annoncé une stratégie quantique nationale pour faire progresser le 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 utile d’établir un équilibre entre les connaissances et la curiosité en recherche. Le professeur Lupascu fait remarquer que « même si les étudiants de premier cycle ont peut-être un peu moins de connaissances que les étudiants des cycles supérieurs, beaucoup font preuve d’un enthousiasme débordant et d’une forte motivation d’apprendre. »

Ce qui est le cas de Vladyslav. Alors qu’il n’en est qu’au quatrième semestre de son programme de baccalauréat, Vladyslav a partagé ses connaissances, son enthousiasme, et son bon état d’esprit avec l’équipe afin de s’assurer qu’elle progresse comme il se doit.

Des qubits aux qudits : construire un ordinateur quantique utile

De nombreux systèmes quantiques ont un grand nombre de niveaux; en fait, certains en ont une infinité. Dans le cadre de ce projet, les travaux de l’équipe du professeur Lupascu s’étendent au-delà du codage de l’information dans les systèmes standard à deux états (qubits) pour aller vers des systèmes multidimensionnels (qudits).

Certains concepts qui s’appliquent aux qubits ne conviennent pas aux systèmes à états multiples. Par exemple, plus il y a d’états, plus il est difficile d’assurer le suivi de 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 but principal était d’apprendre auprès du professeur Lupascu et de tirer parti de ce projet pour mes études. J’étais là pour apprendre », dit Vladyslav. Il a apprécié les réunions d’équipe hebdomadaires et les communications virtuelles régulières tout au long du stage, ainsi que les événements en ligne proposés par Mitacs pour rassembler la communauté étudiante.

Vladyslav s’est même vu offrir un poste d’auxiliaire d’enseignement dans son université d’origine, et il estime que ce qu’il a appris pendant son stage l’a aidé au cours du processus d’entrevue. En outre, Vladyslav et le professeur Lupascu explorent la possibilité de continuer à collaborer dans l’avenir.

Certains des résultats auxquels l’étudiant a pu contribuer leur ont permis de comprendre la nature des difficultés. Ils peuvent désormais mieux comprendre comment gérer ces problèmes et développer un meilleur contrôle quantique des systèmes à plusieurs niveaux.

Les programmes de Mitacs sont financés par plusieurs partenaires appréciés à travers le Canada. Nous remercions le gouvernement du Canada, le gouvernement de l’Alberta, le gouvernement de la Colombie-Britannique, Research Manitoba, le gouvernement du Nouveau-Brunswick, le gouvernement de la Nouvelle-Écosse, le gouvernement de l’Ontario, Innovation PEI, le gouvernement du Québec via le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies, le gouvernement de la Saskatchewan, le gouvernement de Terre-Neuve-et-Labrador et le gouvernement du Yukon de nous aider à favoriser l’innovation et la croissance économique partout au pays.

Nous sommes également reconnaissants envers nos partenaires internationaux. En 2021-2022, Mitacs est heureux de travailler avec des partenaires en Allemagne, en Australie, en Belgique, au Brésil, en Chine, en Colombie, en Corée, aux États-Unis, en France, à Hong Kong, en Inde, en Israël, au Japon, au Mexique, au Royaume-Uni, à Singapour, à Taïwan, en Tunisie et en Ukraine pour soutenir le programme Globalink (voir la liste complète des partenaires des programmes Stage de recherche Globalink et Bourse de recherche Globalink).

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