L’AlgoLab de l’Institut quantique : miser sur le calcul quantique au Québec

Jusqu’à tout récemment, l’informatique quantique semblait n’être que le fruit de la science-fiction. Le niveau de contrôle de l’infiniment petit s’est perfectionné dans les dernières années, ouvrant ainsi la voie au développement de l’informatique quantique et à une pluralité de nouveaux joueurs dans un écosystème en pleine croissance.

Signe de la nécessité de se positionner dès aujourd’hui dans le domaine, le Canada a emboîté le pas aux États-Unis et à l’Europe en annonçant en janvier 2023 le lancement de sa propre stratégie quantique nationale. Cette dernière souligne l’importance de la recherche interdisciplinaire entre l’industrie et le milieu universitaire pour stimuler les découvertes et les transferts technologiques, et l'importance d’attirer et de former dès maintenant l’expertise en quantique au Canada :

La Stratégie quantique nationale (SQN) vise à amplifier la force considérable du Canada en matière de recherche quantique, à faire croître les technologies, les entreprises et les talents canadiens prêts pour la quantique, et à renforcer son rôle de chef de file mondial en matière de science quantique et sa capacité de commercialisation.

Extrait de la Stratégie quantique nationale du gouvernement du Canada

À cet égard, le Québec continue de se tailler une position enviable en sciences et technologies quantiques à l’échelle du pays. L’Institut quantique (IQ) de l’Université de Sherbrooke (UdeS) y occupe une place centrale, notamment en informatique quantique.

Une suite logique des choses

En juin 2020, l’IQ a lancé l'Espace IBM Quantique, le premier du genre au pays. Par l’entremise de ce partenariat unique avec IBM, l’IQ pouvait ainsi offrir aux entreprises et aux établissements d’enseignement un accès aux systèmes informatiques quantiques d’IBM et un soutien à la recherche. Le projet a porté fruit notamment avec des partenariats de recherche avec la Banque du Canada et Statistique Canada.

En 2022, le gouvernement du Québec a inauguré la zone d’innovation économique en science quantique à Sherbrooke, dévoilant l’achat d’un ordinateur quantique, le IBM Quantum System One. Ce dernier sera situé à Bromont et géré par un organisme à but non lucratif, la plateforme d’innovation numérique et quantique du Québec (PINQ2). Du même coup, PINQ2 assure dorénavant l’accès aux systèmes quantiques d’IBM.

Pour l’IQ, cette évolution est l’aboutissement d’une démarche amorcée il y a longtemps. À l’heure actuelle, on voit non seulement un engouement pour les sciences et technologies quantiques, mais une volonté stratégique de positionner le Québec comme pôle national. L’Université de Sherbrooke investit depuis plus de 40 ans en science quantique, et l’IQ est un reflet de cette vision.

Jean Pierre Perrault, vice-recteur à la recherche et aux études supérieures à l’UdeS

Le laboratoire d’algorithmique quantique, mieux connu sous l’appellation AlgoLab, représente la suite logique des choses pour l’IQ :

L’Institut quantique repose sur trois axes de recherche : les matériaux, l’informatique et le génie quantiques. Avec l’AlgoLab quantique, on développe davantage notre capacité en calcul et algorithmie quantique non seulement par le biais de plusieurs projets de recherche et notre expertise sur les systèmes d’IBM en partenariat avec PINQ2, mais nous ouvrons également la voie à de nouvelles collaborations hors du domaine avec les utilisateurs potentiels de l’ordinateur quantique, tant en recherche universitaire qu’avec l’industrie. Nous voulons continuer à être une référence au Québec et au Canada en calcul quantique et nous possédons l’infrastructure, les partenariats et l’expertise pour y arriver.

Christian Sarra-Bournet, directeur exécutif de l’IQ

L’AlgoLab compte sur une équipe diversifiée en programmation quantique qui travaille actuellement sur une douzaine de projets de recherche industriels et universitaires. Avec la demande accrue en recherche, l’équipe a triplé au cours des dernières années comptant désormais cinq développeurs et une développeuse en informatique quantique travaillant en étroite collaboration avec des entreprises comme Leddartech et Thales. L’AlgoLab soutient également plusieurs groupes de recherche à l’UdeS au-delà de la physique, notamment en biologie, chimie, finances, géomatique, informatique et mathématiques.

Soutenir le développement d’un écosystème quantique

Le développement économique projeté autour de l’informatique quantique dans les prochaines années croît rapidement. L’expertise nécessaire pour combler cette demande n’évolue pas au même rythme. La Stratégie quantique nationale (SQN) souligne d’ailleurs les défis liés à la main-d’œuvre et l’importance d’attirer la relève ainsi que de maintenir cette expertise au Canada afin de tirer profit du potentiel de la quantique :

 Il est essentiel de développer, d’attirer et de retenir les talents pour que le Canada réussisse dans le domaine des sciences et des technologies quantiques. La pénurie de talents à laquelle l’industrie et les établissements de recherche sont déjà confrontés s’intensifiera à mesure que les technologies, les produits et les services quantiques deviendront disponibles à un usage plus répandu. 

Extrait de la Stratégie quantique nationale du gouvernement du Canada

Dans cet esprit, l’AlgoLab a développé une série complète d’ateliers pratiques qui touchent à l’informatique quantique, la cryptographie, l’optimisation et l’apprentissage automatique quantique depuis 2020. Au total, c’est plus de 5000 étudiantes et étudiants qui ont suivi ces ateliers à ce jour. Cette démarche pédagogique s’inscrit avec la même vision de l’UdeS, qui offre le seul baccalauréat en sciences de l’information quantique au Québec.

Offrir de la formation

Parallèlement, l’AlgoLab donne des formations spécifiquement pour les entreprises et les agences gouvernementales qui désirent s’initier à l’informatique quantique. L’équipe a par ailleurs déjà livré des ateliers pour CGI, Hydro-Québec, KPMG et l’École de la fonction publique du Canada. Pour Hydro-Québec, les ateliers de l’AlgoLab offrent une occasion unique d’en apprendre davantage sur les possibilités offertes par le calcul quantique :

Le calcul haute performance est en pleine effervescence, et les technologies quantiques sont porteuses de nombreux rêves et menaces dans le monde de l’énergie. La formation suivie avec l’IQ de l'Université de Sherbrooke a permis à nos chercheurs d’approfondir leurs connaissances et de mieux nous guider vers une stratégie éclairée dans la maîtrise et l’intégration de cette technologie .

Patrick Jeandroz, chef d’expertise en Science des données et calcul haute performance chez Hydro-Québec

L’importance des projets de recherche multidisciplinaires, la collaboration entre les différents acteurs et le développement d’une communauté en quantique joueront pour beaucoup dans la réalisation du potentiel de l’informatique quantique. Les percées techniques actuelles, l’intérêt marqué et l’écosystème en plein essor laissent présager de nombreuses opportunités dans le domaine pour l’Institut quantique et, plus largement, pour le Québec.