Ce que la technologie quantique signifie pour l’avenir du Canada

Le Canada est un chef de file mondial dans le développement de technologies quantiques et est bien placé pour assurer sa place dans l’industrie quantique émergente.

Les technologies quantiques sont des technologies nouvelles et émergentes basées sur les propriétés uniques de la mécanique quantique, la science qui traite des propriétés physiques de la nature aux niveaux atomique et subatomique.

À l’avenir, nous verrons la technologie quantique transformer l’informatique, les communications, la cryptographie et bien plus encore. Ils seront incroyablement puissants, offrant des capacités qui vont au-delà des technologies d’aujourd’hui.

L’impact potentiel de ces technologies sur l’économie canadienne sera transformateur : le Conseil national de recherches du Canada a identifié la technologie quantique comme une opportunité de 142 milliards de dollars qui pourrait employer 229 000 Canadiens d’ici 2040.

Le Canada pourrait tirer des avantages économiques et sociaux considérables de l’industrie quantique en développement rapide, mais il doit agir maintenant pour les sécuriser, avant que quelqu’un d’autre ne livre le premier ordinateur quantique à grande échelle, ce qui sera probablement plus tôt que prévu.

La technologie quantique est l’avenir

L’informatique quantique est un type de technologie quantique en développement rapide qui combine des concepts de la physique quantique avec le calcul classique. Le résultat est des ordinateurs quantiques, qui peuvent accomplir des tâches que les ordinateurs classiques ne peuvent pas.

Alors que les ordinateurs quantiques seront révolutionnaires, ils introduiront également de nouveaux problèmes en cassant la cryptographie à clé publique qui sécurise les réseaux Internet et d’entreprise d’aujourd’hui. La cryptographie à clé publique est une méthode de chiffrement des données avec des paires de clés. Toute personne disposant d’une clé publique peut chiffrer un message, mais seuls ceux qui détiennent la clé privée correspondante peuvent le déchiffrer.

Les clés sont générées par des ordinateurs exécutant des problèmes mathématiques complexes qui ne peuvent pas être brisés par les ordinateurs les plus puissants d’aujourd’hui, mais peuvent être brisés par des ordinateurs quantiques. Les données interceptées et stockées aujourd’hui sont déjà vulnérables à cette future menace.

Cela représente une occasion pour le Canada d’investir dans de nouvelles technologies pour sécuriser les communications, en commençant par des algorithmes de cryptage « post-quantique », puis en superposant la distribution de clés quantiques, un type de cryptage quantique à sécurité prouvée basé sur la mécanique quantique.

Pour utiliser la distribution de clé quantique sur de grandes distances, nous devrons développer des répéteurs quantiques basés sur des satellites qui fonctionnent de la même manière que les répéteurs des réseaux de télécommunications à fibres optiques d’aujourd’hui. Ils permettent la transmission de signaux quantiques sur de longues distances. Les chercheurs canadiens sont en bonne voie de les développer.

À moins que nous ne défendions maintenant notre infrastructure de cybersécurité, l’avènement d’un ordinateur quantique pourrait être l’équivalent de la sécurité de l’information de la bombe nucléaire : presque aucun système d’information ou informatique ne serait à l’abri d’une future attaque quantique. Le Canada doit saisir l’occasion de devenir un chef de file mondial dans la construction, le déploiement et l’exportation de technologies pour permettre l’Internet quantique mondial et se protéger.

Préparer l’avenir

Prévoir véritablement l’impact des ordinateurs quantiques à grande échelle est aussi difficile que de prédire les changements qui ont suivi la commercialisation de la physique des semi-conducteurs.

Lorsque le joyau de la couronne de la technologie des micropuces à semi-conducteurs – les transistors – a été commercialisé pour la première fois, on s’attendait à ce qu’ils soient les plus utiles dans le développement d’aides auditives. Ils ont conduit une révolution du calcul et des communications ; aujourd’hui, nous trouvons la physique des semi-conducteurs à l’intérieur de tout, des ordinateurs portables et téléphones aux voitures et appareils médicaux.

Une fois que la physique quantique à grande échelle sera commercialisée, elle aura un impact similaire sur presque tous les domaines, industries et aspects de nos vies. Les scientifiques et les ingénieurs pourront résoudre toutes sortes de problèmes avec les ordinateurs quantiques, notamment simuler et concevoir des cibles médicamenteuses, fabriquer de meilleures batteries et créer des moyens plus efficaces de produire de l’hydrogène vert et du gaz synthétique.

Maintien de l’avance

Pour maintenir son leadership, le Canada doit aller au-delà de la recherche et du développement et accélérer un écosystème quantique qui comprend un solide vivier de talents, des entreprises soutenues par des chaînes d’approvisionnement et la participation des gouvernements et de l’industrie. Il y a certaines choses que le Canada peut faire pour favoriser ce leadership :

Continuer à financer la recherche quantique : Le Canada compte plus d’une douzaine d’instituts et de laboratoires de recherche quantique, dont mon Silicon Quantum Technologies Lab à l’Université Simon Fraser. Le gouvernement canadien a investi plus d’un milliard de dollars depuis 2005 dans la recherche quantique et annoncera probablement bientôt une stratégie quantique nationale. Le Canada doit continuer à financer la recherche quantique ou risquer de perdre sa base de talents et son avantage concurrentiel actuel.

Construire notre vivier de talents avec une immigration plus ouverte: Même si des experts quantiques sont formés dans toutes les grandes universités du Canada, la demande pour eux est trois fois supérieure au nombre de nouveaux diplômés. Le Canada a besoin du genre de programmes d’immigration accélérés qui ont alimenté le boom des télécommunications dans les années 1990.

Soyez nos propres meilleurs clients: Les entreprises canadiennes ouvrent la voie, mais elles ont besoin de soutien. Quantum Industry Canada compte plus de 30 entreprises membres. Vancouver abrite l’entreprise pionnière D-Wave and Photonic Inc., l’entreprise que j’ai fondée pour commercialiser les technologies quantiques au silicium. Plus de 650 millions de dollars ont été investis dans des entreprises en démarrage canadiennes entre 2001 et 2021. Par habitant, cela dépasse de loin les 2,1 milliards de dollars investis dans des entreprises américaines au cours de la même période.

Ce dont les premières entreprises quantiques ont le plus besoin, ce sont des clients : des contrats d’approvisionnement importants et précoces ou des contrats Moonshot de type DARPA. Sans ces contrats, l’ensemble de l’industrie quantique canadienne se glissera dans d’autres juridictions qui concentrent les investissements et l’approvisionnement sur les soumissionnaires nationaux, comme ce qui se passe dans l’Union européenne et aux États-Unis.

Apprendre du passé

Le Canada a l’occasion de sortir de sa tendance à inventer une technologie transformatrice, mais sans en récolter les fruits. C’est ce qui s’est passé avec l’invention du transistor.

Le premier brevet de transistor a en effet été déposé au Canada par le physicien canado-hongrois Julius Edgar Lilienfeld, 20 ans avant la démonstration des Bell Labs. Le Canada a également été l’un des endroits où Alexander Graham Bell a travaillé pour développer et breveter le téléphone.

Malgré cela, le transistor a été commercialisé aux États-Unis et a conduit à l’industrie des semi-conducteurs de 63 milliards de dollars américains du pays. Bell a commercialisé le téléphone par l’intermédiaire de The Bell Telephone Company, qui est finalement devenue AT&T.

Le Canada est sur le point d’apporter des contributions encore plus importantes à la technologie quantique. Une grande partie de la technologie existante a été inventée ici au Canada, y compris la cryptographie quantique, qui a été co-inventée par le professeur Gilles Brassard de l’Université de Montréal. Au lieu de répéter ses erreurs passées, le Canada devrait agir maintenant pour assurer le succès de l’industrie de la technologie quantique.

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article d’origine.