Faire progresser la transformation quantique et numérique : Rapport annuel de 2022-2023

Alors que les technologies numériques et quantiques tiennent un rôle de plus en plus grand dans notre société, nous fournissons des innovations cruciales pour soutenir la mise au point de ces technologies et positionner le Canada comme chef de file dans le domaine quantique.

De la recherche à la vitesse de la lumière

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Kate Fenwick, étudiante au doctorat, et Ben Sussman, agent de recherches sénior, Centre conjoint de photonique extrême

Courte vidéo de Kate Fenwick et Ben Sussman devant une nouvelle expérience de marche quantique dans l'installation de photonique quantique ultrarapide.

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Kate Fenwick, étudiante au doctorat, et Ben Sussman, agent de recherches sénior, Centre conjoint de photonique extrême

Courte vidéo de Kate Fenwick et Ben Sussman devant une nouvelle expérience de marche quantique dans l'installation de photonique quantique ultrarapide.

Les installations de photonique du CNRC à Ottawa, en Ontario, rendent la recherche possible dans une diversité de domaines, allant des fondements de l'optique quantique aux applications de détection quantique, en passant entre autres par l'informatique quantique, les communications quantiques, l'optique laser ultrarapide et la caractérisation de matériaux. Ces technologies répondent à une nécessité essentielle, car elles sous-tendent nos réseaux de communications les plus importants. L'étudiante au doctorat Kate Fenwick et le chef de groupe Ben Sussman étudient l'interaction de la lumière avec la matière à la limite quantique aux installations de photonique quantique ultrarapide.

KF : « Dans le cadre de mes études doctorales, j'examine l'utilisation d'obturateurs optiques de Kerr pour façonner des pulsions lumineuses ultrarapides à l'aide d'un faisceau laser continu et ainsi permettre des applications comme la métrologie de photons uniques, la spectroscopie en débit ralenti et les marches quantiques.

Cette recherche nous apporte une meilleure compréhension de la mécanique quantique, laquelle sous-tend notre monde, et ouvre la voie à de nouvelles technologies qui demeuraient inimaginables avec une compréhension traditionnelle de la physique. »

BS : « Dans le cadre d'une collaboration avec l'Université d'Ottawa, par l'intermédiaire du Centre conjoint de photonique extrême, des étudiants de cycles supérieurs, comme Kate, ont accès à nos laboratoires de pointe et, de notre côté, nous avons l'avantage de travailler avec un groupe exceptionnel d'étudiants et d'étudiantes. Mais même si nous travaillons déjà dans l'une des meilleures installations du pays, cette technologie évolue rapidement.

Les fonds de renouvellement des installations nous permettront d'élargir nos capacités en matière de sources et de détecteurs afin de nous assurer que nous demeurons à l'avant-garde de la recherche en photonique quantique. J'ai hâte de pouvoir générer des états de photon unique — dans une variété de longueurs d'onde, de durées et d'un nombre varié de photons — et de pouvoir détecter de nouveaux types d'états de mécanique quantique de lumière et de matière. »

« Cette recherche nous apporte une meilleure compréhension de la mécanique quantique et ouvre la voie à de nouvelles technologies qui demeuraient inimaginables avec une compréhension traditionnelle de la physique. »

Une évolution vers un meilleur service à la clientèle

Le Centre de fabrication pour la photonique du Canada (CFPC) du CNRC est la seule fonderie de composés semi-conducteurs en Amérique du Nord exploitée par l'État et ouverte à tous. Le CFPC offre des services de fonderie, de fabrication de bout en bout de dispositifs photoniques et de développement de technologies de procédés. Il a été annoncé en 2022 que le CFPC deviendrait une unité distincte au sein du CNRC, ce qui lui donnera la souplesse nécessaire pour mieux répondre aux besoins de ses clients, tout en permettant au CNRC de continuer à effectuer de la recherche essentielle sur la technologie photonique.

Un partenariat novateur

Nous appuyant sur notre relation à long terme avec l'Université de Waterloo, nous avons en 2022 ouvert sur le campus universitaire un nouvel espace collaboratif où les membres de la communauté étudiante et du corps enseignant peuvent se joindre à des équipes de notre Centre de recherche en technologies numériques pour travailler sur des projets liés à l'IA, l'Internet des objets ou la cybersécurité.

Dans le cadre d'un autre projet de collaboration, notre Centre de recherche en nanotechnologie a établi un partenariat avec l'Institut de nanotechnologie de Waterloo pour le financement de recherche interdisciplinaire libre et à haut risque, qui est susceptible d'entraîner des retombées importantes.

Tout au long de l'exercice de 2022-2023, 9 projets ont été lancés dans le cadre de cette initiative, portant entre autres sur la nanomédecine théranostique, sur les nanomatériaux imprimés pour capteurs flexibles dans le proche infrarouge, ainsi que sur l'identification et la classification des nanoplastiques.

Repousser les frontières de l'électronique portable

Un partenariat entre le Centre de recherche en électronique et photonique avancées du CNRC et le Taiwan Textile Research Institute a permis le prototypage réussi d'encres conductrices étirables.

Ces encres, qui peuvent être étirées, tordues et lavées, marquent une étape importante dans le développement du prêt-à-porter électronique et pourraient rendre possibles des applications allant de la capture de mouvement à la surveillance de l'état de santé.

Le projet a reçu en 2022 un prix Edison Or dans la catégorie des matériaux révolutionnaires et les encres créées ont déjà été octroyées sous licence au plus grand fournisseur mondial de pellicule flexible.

Un système de guidage amélioré pour les systèmes laser

Les lasers sont susceptibles de jouer un rôle important dans les futures télécommunications spatiales, mais les miroirs traditionnellement utilisés pour guider leurs faisceaux sont encombrants et n'offrent pas la précision et la vitesse nécessaires pour les applications de précision.

En collaboration avec des chercheurs de l'Université Carleton et de l'Université de Málaga, en Espagne, l'équipe de nanophotonique du Centre de recherche en électronique et photonique avancées a mis au point un nouvel outil pour guider les lasers à l'aide de puces photoniques. Ces puces sont plus économiques que les miroirs, pèsent moins d'un gramme et offrent un ciblage plus précis sur de plus longues distances.

La prochaine phase du projet comprend la construction d'un système d'orientation de faisceau fonctionnel qui pourrait être utilisé pour rendre l'Internet haute vitesse accessible aux collectivités du Nord et rurales.

Aller de l'avant avec des initiatives quantiques

En janvier 2023, le gouvernement fédéral publiait sa Stratégie quantique nationale (SQN) visant à soutenir le secteur quantique du Canada et consolider la position du pays parmi les leaders internationaux de ce domaine.

Le CNRC joue un rôle clé dans la mise en œuvre de la SQN, en particulier par l'intermédiaire de ses programmes Défi. Dans le cadre du programme Défi « Internet des objets : capteurs quantiques », 42 projets ont été financés, entre autres axés sur la détection ultrarapide de paires de photons enchevêtrés, l'élaboration de normes en photonique quantique et la détection du front d'onde.

Le programme Défi « Informatique quantique appliquée », lancé en septembre 2022, accepte actuellement des propositions de projet qui pourraient rendre possible une simulation quantique de systèmes physiques complexes pour soutenir la mise au point de nouvelles technologies dans les secteurs de la santé humaine, des changements climatiques et d'autres domaines, dont les retombées auront une portée considérable.

Des liens avec l'industrie ont été établis dans le cadre de ces 2 programmes afin de soutenir le pilier de commercialisation de la SQN. L'initiative de recherche et développement quantique est un autre programme dirigé par le CNRC établi dans le cadre de la SQN pour coordonner la recherche fédérale dans l'ensemble du gouvernement en vue de réduire le risque associé au développement de technologie quantique.

Cette initiative contribuera en outre à accroître la capacité et l'expertise dans le domaine quantique pour soutenir d'importantes priorités nationales telles que l'exploitation minière, la défense et la sécurité, les communications, les ressources naturelles, la gestion environnementale et la surveillance des changements climatiques.

L'IA au service d'une logistique plus sécuritaire et plus résiliente

Dans le cadre de son programme Intelligence artificielle au service de la logistique, le CNRC travaille avec l'Université de Calgary pour mettre au point des modèles d'IA qui contribueront à réduire les coûts et l'empreinte carbone des secteurs des transports et de la logistique.

En s'appuyant sur les données des 2 plus grandes entreprises de transport du Canada, les outils d'IA mis au point permettront d'optimiser les itinéraires et les horaires, d'accroître la sécurité routière et de protéger l'industrie des risques posés par des conditions météorologiques extrêmes.