De musicien à physicien : le parcours de Baptiste Royer

Passionné de musique et contrebassiste, Baptiste a complété un parcours au Conservatoire de musique de Montréal jusqu’à l’équivalent de la maîtrise. Il décide par la suite de délaisser l’univers musical pour le monde de la science. Voulant relever de nouveaux défis, il a longtemps hésité entre les mathématiques et la physique. Le Sherbrookois d’origine a donc jeté son dévolu sur la physique puisqu’il souhaitait appliquer des mathématiques à des projets plus concrets.

Déterminé à se rendre aux études supérieures, il a fait un passage accéléré de la maîtrise au doctorat. Ça fait maintenant plus de quatre ans qu’il réalise différents projets dans le domaine de l’électrodynamique quantique en circuit sous la supervision d’Alexandre Blais, un mentor qui lui a permis de se réaliser en tant que chercheur.

Publication dans Physical Review Letters (PRL) : Détection de photons micro-ondes uniques

Son intérêt de recherche principal porte sur l’étude de l’optique quantique en circuit et l’utilisation des photons micro-ondes afin de proposer des nouvelles expériences. Une de ces expériences est les détecteurs de photons uniques qui sont des outils indispensables pour les expériences d’optique quantique : « La réalisation d’un détecteur de photon unique pour la lumière micro-onde reste à ce jour un défi de taille, en partie à cause de la faible énergie des micro-ondes. Un tel détecteur débloquerait un grand nombre d’application passant de l’informatique quantique à la détection de matière noire. »

Le papier publié dans PRL propose une méthode qui permettrait de mesurer des photons micro-ondes uniques avec une grande efficacité. Cette méthode surmonte les difficultés liées à la mesure de photons uniques en alliant des idées de physique atomique et des idées de mesure de circuits supraconducteurs. Présentement, une équipe de l’Université de Berkeley en Californie travaille à la réalisation de ce détecteur.

« Ce qui est intéressant avec l’électrodynamique quantique en circuit, c’est que la modélisation sur papier et sur ordinateur fonctionne vraiment bien. À priori, si nous avons une idée qui reste dans le carcan standard, on sait que si ça fonctionne dans l’ordinateur, il y a des bonnes chances que ça fonctionne dans l’expérience. À partir de ça, on peut essayer de penser à ce qui pourrait être intéressant. Comment peut-on concevoir des nouveaux circuits pour faire des découvertes ? C’est un peu de cette façon qu’est né le projet de créer un détecteur de photons. On a trouvé comment faire et on a apporté ça à l’équipe de l’Université de Californie à Berkeley. »

Publication dans Nature : Transfert déterministe d’état quantique et génération d’enchevêtrement à distance à partir de photons micro-ondes

Baptiste aime « surfer » sur la vague, réfléchir à des nouvelles idées et découvrir de nouvelles choses. C’est pourquoi il saisit les différentes opportunités qu’on lui présente, dont la collaboration avec l’ETH Zurich proposée par Alexandre Blais. Cette collaboration a permis de présenter une approche prometteuse pour la construction d’un ordinateur quantique. Cette approche est l’architecture modulaire, dans laquelle plusieurs nœuds indépendants communiquent au travers de « canaux quantiques ». Les circuits supraconducteurs forment une approche prometteuse pour réaliser les nœuds de calcul. Jusqu’à aujourd’hui, les expériences qui présentent plusieurs échantillons de circuits supraconducteurs connectés sont assez limitées.

Le papier publié dans la revue Nature, en collaboration avec l’ETH Zurich, démontre un transfert d’état quantique entre deux qubits supraconducteurs situés sur deux échantillons différents et séparés par un mètre de câble. Grâce à ce dispositif, il est possible d’utiliser des photons micro-ondes pour effectuer le transfert d’un état quantique arbitraire. Cette expérience est donc une étape importante vers la réalisation d’un ordinateur quantique modulaire. « Grâce au même protocole, nous avons généré de l’enchevêtrement entre ces deux qubits, démontrant hors de tout doute le caractère quantique de ce canal de transmission. »

« Les travaux théoriques de Baptiste ont permis une modélisation très précise de l’expérience, ce qui a mené à une interprétation très solide des résultats expérimentaux. C’est d’ailleurs un aspect que les arbitres de Nature ont soulevé dans leur rapport. » ajoute le Professeur Blais.

Un futur prometteur

Alors qu’il lui reste environ un an au doctorat, Baptiste pense déjà à la suite et souhaite faire une postdoctorat. Il ne sait pas encore à quel endroit il terminera son parcours, mais une chose est certaine pour lui, son objectif de carrière est de devenir professeur. Un an avant la fin de son doctorat, il confirme que tout comme la musique, la physique est devenue une vraie passion.