De la photonique aux technologies quantiques
Des axes de recherche ambitieux et stratégiques
Le LIA-PIQ concentre ses travaux sur plusieurs axes scientifiques complémentaires qui couvrent un large spectre de la photonique quantique. Les chercheurs développent tout d’abord de nouveaux dispositifs photoniques, notamment des lasers à boîtes quantiques, des lasers à cascades quantiques, ainsi que des composants photoniques intégrés sur silicium. Ces composants constituent des briques technologiques essentielles pour produire et contrôler la lumière quantique. Mais les scientifiques s’intéressent également aux technologies de communication quantique, avec pour objectif de développer des dispositifs capables de garantir des échanges plus sûrs. Leurs recherches portent notamment sur les protocoles de distribution de clés quantiques, les démonstrateurs hybrides combinant fibres optiques et communications en espace libre, ainsi que sur des approches destinées à limiter les effets de la décohérence, l’un des principaux défis des systèmes quantiques.
Cette programmation scientifique s’étend aussi à des technologies utilisant la photonique infrarouge avancée pour la détection, l’imagerie et les communications utilisant différentes longueurs d’onde, tout en développant des capteurs quantiques dont les performances dépassent celles des dispositifs conventionnels. Ils explorent parallèlement des systèmes photoniques intégrés associant semi-conducteurs et silicium afin de réduire la consommation énergétique des dispositifs, d’améliorer leur compacité et de faciliter, à terme, leur intégration dans des environnements pré-industriels.
Cette diversité des recherches s’appuie à la fois sur les technologies issues de la première révolution quantique, notamment les semi-conducteurs, et sur les concepts de la seconde révolution quantique, fondés sur l’exploitation des propriétés des systèmes quantiques individuels.
Les ressources quantiques telles que la superposition, l’intrication et les états comprimés sont ainsi étudiées pour améliorer les capacités de calcul, renforcer la sécurité des communications et accroître la sensibilité des futurs capteurs quantiques.
Juan Alvarez
Transfert technologique…
Les recherches conduites au sein du LIA-PIQ répondent à des enjeux scientifiques majeurs, mais elles s’inscrivent également dans une perspective de transfert vers des applications concrètes. Les technologies développées concernent directement des domaines stratégiques comme les communications sécurisées, la cybersécurité, la métrologie, autant de secteurs qui participent à l’évolution des infrastructures numériques critiques et de la recherche.
Afin de favoriser l’émergence de nouvelles applications, le laboratoire, qui a déjà le soutien de Luqia, le plus important laboratoire d’innovation industrielle en photonique et intelligence artificielle au Canada, souhaite travailler en lien étroit avec les écosystèmes français et québécois de la photonique. Cette volonté de rapprocher recherche fondamentale et innovation se traduit par une recherche toute particulière de partenariats industriels.
L’objectif est double : faire progresser les connaissances scientifiques tout en accélérant le transfert des résultats vers le tissu socio-économique.
Les équipes souhaitent notamment contribuer à l’émergence d’entreprises capables de transférer vers l’industrie des innovations issues des recherches de compréhension fondamentale et de physique appliquée menées au laboratoire.
Le LIA-PIQ s’inscrit également dans une perspective de long terme. Les partenaires envisagent, à terme, une labellisation par le CNRS, qui viendrait renforcer encore la visibilité internationale de cette coopération scientifique.
… et formation : une vision intégrée
Au-delà de sa programmation scientifique, le LIA-PIQ fait de la formation un levier essentiel de son développement. Les deux établissements souhaitent construire un environnement dans lequel recherche et enseignement progressent de concert afin de former le personnel hautement qualifié dont les technologies quantiques auront besoin dans les prochaines années.
Cet objectif se traduit par la mise en place de cotutelles de doctorat, de mobilités croisées pour les chercheurs, les post-doctorants et les étudiants, mais aussi par l’organisation d’écoles d’été et de séminaires. Les partenaires prévoient également de co-développer des démonstrateurs technologiques tout en travaillant à la définition de bases communes pour l’enseignement.
Cette circulation des connaissances et des compétences participe pleinement à la stratégie de Télécom Paris, qui entend associer excellence scientifique, attractivité internationale et formation des futurs ingénieurs et chercheurs du quantique.
Le laboratoire a d’ailleurs déjà engagé ses premières actions communes. À la suite de son inauguration, les équipes ont lancé un premier co-encadrement de thèse. Ses travaux visent à développer de nouveaux dispositifs pour les communications sécurisées ainsi que des capteurs quantiques présentant une sensibilité supérieure à celle des technologies actuellement disponibles.
Une ambition internationale au service de la souveraineté technologique
En réunissant deux équipes dont les expertises sont reconnues au niveau international, le LIA-PIQ dépasse le cadre d’une simple coopération bilatérale :
il constitue une plateforme scientifique destinée à faire émerger des technologies capables de répondre à des enjeux majeurs pour les prochaines décennies.
Cette ambition est portée par une identité scientifique forte fondée sur la synergie entre théorie et expérimentation. Les travaux conduits au sein du laboratoire couvrent un continuum allant des dispositifs photoniques aux systèmes de communication quantique, en passant par les composants, les capteurs et les technologies intégrées.
Associant recherche fondamentale, innovation technologique, formation et ouverture internationale, ce laboratoire vient renforcer la souveraineté technologique de la France et du Canada dans un domaine, les infrastructures quantiques et les technologies habilitantes, appelé à jouer un rôle de premier plan demain. Ainsi, les équipes souhaitent…
favoriser l’émergence de start-up capables de valoriser industriellement les innovations issues des travaux du laboratoire.
Frédéric Grillot
Grâce à ce laboratoire international associé, Télécom Paris affirme une nouvelle fois sa capacité à fédérer des expertises scientifiques de haut niveau autour d’un projet commun et confirme son positionnement d’acteur incontournable du développement des technologies quantiques et de leurs futures applications.
