L’intersection de la technologie quantique et de l’aérospatial est une frontière fascinante avec des possibilités et des innovations potentielles révolutionnaires. Dans cet article, nous nous plongeons dans le monde de la technologie quantique en aérospatiale et examinons les défis qu’elle pose, ses applications, la contribution du Canada dans ce domaine et le rôle de INO dans l’avancement des applications de la technologie quantique dans cette industrie.
Question 1 : En quoi l’adaptation de la technologie quantique à l’aérospatial représente-t-elle un défi et quels sont les facteurs à prendre en compte?
L’adaptation de la technologie quantique à l’aérospatial est une tâche complexe. En effet, la recherche quantique en est encore à ses balbutiements, et il faut trouver des applications concrètes pour les technologies émergentes développées dans les universités. INO soutient la recherche universitaire en participant aux étapes de dérisquage des technologies. Lorsque la technologie atteint le stade du prototype, des efforts sont déployés pour l’adapter aux applications spatiales. Or, différents facteurs doivent être pris en compte, comme les contraintes liées aux vibrations de lancement, les microvibrations de la plateforme du satellite liées aux roues d’inertie qui maintiennent l’attitude du satellite dans l’espace. Les variations de température en mode survie et en mode opérationnel, ainsi que les radiations, sont d’autres facteurs d’importance. En outre, il est essentiel de noter que le système développé doit fonctionner dans le vide spatial, avec toutes les contraintes liées à la sélection des matériaux que cela implique.
Question 2 : Quelle est l’une des premières applications de la technologie quantique en aérospatial?
L’une des premières applications de la technologie quantique est la communication sécurisée par l’échange ininterrompu de clés de chiffrement entre deux participants, tels que les banques et les gouvernements. Il est également possible de mettre en réseau des processeurs quantiques afin d’augmenter de manière exponentielle leur puissance de calcul combinée, nous rapprochant ainsi d’un Internet quantique.
Question 3 : Comment la technologie quantique répond-elle aux limites du chiffrement des données sur de longues distances dans les réseaux actuels?
Les réseaux terrestres actuels utilisant la fibre optique ne peuvent pas chiffrer les données sur de longues distances. L’information quantique ne peut pas être copiée, et toute méthode d’amplification est vouée à l’échec, car cela compromettrait l’unicité quantique de l’information. Il faut donc concevoir une autre solution pour conserver et traiter les informations quantiques. Une proposition mise de l’avant consiste à relayer l’information en utilisant une constellation de satellites pour réduire les pertes de transfert sur les longues liaisons intercontinentales ou étendues (plus de 2000 ou 3000 km). À cette fin, une architecture planifiée comprendrait des stations au sol et des satellites dont les orbites seraient soigneusement planifiées pour maximiser la couverture au sol. Chaque satellite et récepteur au sol serait doté d’une mémoire quantique et d’un analyseur d’état de Bell, permettant l’intrication des installations entre elles. Il est possible de réintriquer les stations en combinant des sources de photons intriqués, des mémoires quantiques et des analyseurs d’états de Bell. L’utilisation cumulative de ces dispositifs, selon un schéma spécifique, permet de générer un lien d’intrication entre le point A (Alice) et le point B (Bob), comme illustré dans la figure ci-dessous par le chemin indiqué en bleu clair.
Question 4 : Quel est le rôle d’un transducteur dans la technologie quantique pour les applications aérospatiales?
Les transducteurs jouent un rôle essentiel dans la technologie quantique pour l’aérospatiale. En effet, il est difficile d’avoir une source de photons qui permette une intrication de haute fidélité avec un taux de répétition suffisamment élevé. Il est donc intéressant de disposer d’un système qui permette de transposer les informations entre les états micro-ondes et optiques. Les sources de photons micro-ondes offrent un potentiel intéressant de préparation d’états quantiques stables dans le temps, mais les micro-ondes ne se propagent que sur quelques mètres dans l’atmosphère, tandis que les ondes optiques peuvent se propager sur de longues distances dans un ciel relativement dégagé, limitées uniquement par la diffraction.
Cependant, pour traiter l’information et la transmettre sur de longues distances, il est souvent nécessaire de la convertir, de la copier ou de la stocker. Dans ce contexte, l’une des propriétés de l’information quantique devient évidente : elle ne peut pas être copiée. Il est nécessaire de transduire cette information entre différents systèmes quantiques pour traiter l’information sans détruire sa nature quantique.
Question 5 : Dans quelle mesure le secteur privé s’engage-t-il dans le développement de l’aérospatiale quantique, et où cette recherche est-elle menée dans le monde?
La participation du secteur privé au développement de l’aérospatiale quantique ne fait que commencer, avec un accent sur les télécommunications plutôt que sur les capteurs. La recherche en aérospatiale quantique est menée dans plusieurs pays, comme en France, en Allemagne et au Royaume-Uni, où des entreprises comme Exail font figure de chef de file dans ce domaine, et à Singapour, avec le projet Cubesat 3U qui comporte une source de photons intriqués.
Question 6 : Quelle est la contribution du Canada au développement de la technologie quantique dans l’aérospatiale et quels sont les projets auxquels il participe?
Le Canada contribue activement au développement de la technologie quantique dans l’aérospatiale, notamment sur le projet HyperSpace avec l’Union européenne, qui vise à établir un réseau de communication quantique entre les continents. Le Canada a également son propre projet important appelé QeysSat, qui vise à démontrer la distribution quantique de clés de chiffrement du sol vers un satellite, et dans lequel INO s’implique activement!
Question 7 : Quel est le rôle de INO dans l’avancement de la technologie quantique pour les applications aérospatiales?
En tant que centre d’innovation industrielle, INO joue un rôle crucial dans la mise au point de la technologie et le développement de produits dans le domaine de la technologie quantique. Les chercheurs de INO s’efforcent de réduire les risques liés aux technologies photoniques, ce qui profite aux entreprises privées du Québec et du Canada. Il s’agit de technologies telles que les caméras thermiques non refroidies, l’optique pour l’espace et la biomédecine, et les applications liées à la vision et à l’intelligence artificielle (IA).
Question 8 : Quels sont les domaines de recherche et d’innovation sur lesquels INO planche dans le domaine de la technologie spatiale?
INO est impliqué dans divers aspects de la recherche et de l’innovation liés à la technologie spatiale. Nos activités comprennent des analyses de rentabilité dans le secteur spatial et l’exploration technologique, notamment la mesure de champs gravitationnels, le sondage atmosphérique, le magnétisme, la météorologie et d’autres applications pertinentes pour nos clients. Dans le secteur spatial, INO investit dans la photonique intégrée, qui couvre un large spectre allant des micro-ondes aux térahertz.
