Depuis la création des premiers prototypes d'ordinateurs dans les années 1940, les chercheurs et les ingénieurs n'ont cessé de réduire la taille des transistors qui composent le cerveau de ces appareils. Les transistors manipulent des unités d'information appelées bits. La miniaturisation des transistors permet aux bits de communiquer plus rapidement entre eux. Pendant la seconde moitié du siècle, l'informatique a évolué au point où les ingénieurs sont parvenus doubler tous les deux ans la capacité de stockage d'information des transistors. Les appareils de traitement de l'information continuent de rapetisser et d'aller encore plus vite, comme en témoigne le Blackberry de Research in Motion.
Selon M. Laflamme, si cette tendance se maintient, les transistors atteindront la taille de l'atome d'ici 2020. C'est l qu'il faudra relever de nouveaux défis. En effet, dans l'univers physique, les circuits moléculaires ne se comportent pas comme les circuits de taille normale. Il faut alors regarder du côté de l'univers quantique. « Lorsque les objets atteignent la taille de l'atome, les lois de la physique classique ne s'appliquent plus, explique M. Laflamme. Il faut alors se tourner vers les lois de la mécanique quantique. » Ces lois comprennent deux postulats fondamentaux : les objets quantiques peuvent exister plus d'un endroit au même moment et, chaque fois qu'on observe un système quantique, on y laisse une « empreinte digitale. »
« Il se trouve que ces deux propriétés de la mécanique quantique peuvent donner naissance des technologies », indique M. Laflamme. Ainsi, l'Institut d'informatique quantique (IQC), M. Laflamme et ses collègues utilisent ces propriétés pour mettre au point la cryptographie quantique. À l'heure actuelle, les cryptographes créent des codes fondés sur la factorisation de nombres premiers. Ces codes constituent la base des systèmes de sécurité utilisés notamment sur les sites Web des banques et des transporteurs aériens pour protéger les renseignements personnels des consommateurs. Avec ce type de chiffrement, on table sur le fait qu'un ordinateur aura besoin de plusieurs années pour percer le code et déchiffrer la chaîne de facteurs de nombres premiers.
Toutefois, éventuellement, les ordinateurs quantiques seront en mesure de résoudre des problèmes mathématiques énormes plus rapidement que les ordinateurs classiques, ce qui sonnera le glas des méthodes de chiffrement actuelles. Monsieur Laflamme et son équipe de l'Institut d'informatique quantique ont créé un prototype de cryptographie quantique qui relie deux ordinateurs situés dans des endroits différents. Ces chercheurs sont maintenant en train de mettre au point un code de sécurité quantique s'appuyant sur le postulat que toute personne qui observe un système quantique, en interceptant un message secret par exemple, laisse une empreinte digitale derrière lui. Grâce cette empreinte, les expéditeurs et les destinataires sauront si leurs messages ont été interceptés.
Monsieur Laflamme estime que l'on verra des applications de l'informatique quantique d'ici 15 20 ans. Une fois les ordinateurs quantiques construits, les gens prendront les commandes de l'univers quantique. « Nous serons l'aube d'une ère nouvelle dans le monde de la technologie lorsque nous pourrons maîtriser cette nouvelle force de la nature, explique M. Laflamme. Cette technologie changera notre manière de faire les choses et le tissu de la société elle-même. »
Retombées
Dans notre économie numérique en pleine expansion, la transmission sécuritaire de l'information prendra inévitablement une importance croissante. Ainsi, la commercialisation de la cryptographie quantique promet d'être très lucrative pour les sociétés qui proposeront des méthodes sûres de chiffrer les données.
Raymond Laflamme et son équipe participent cette fin la création d'un code de sécurité quantique. S'ils réussissent, les bénéfices pourraient être gigantesques. En effet, si seulement 1 000 entreprises mettaient jour leur système de sécurité en adoptant ce nouveau code, M. Laflamme estime que les revenus des sociétés canadiennes qui proposent de telles solutions pourraient dépasser les 170 millions $. À l'échelle planétaire, ces revenus pourraient atteindre 1,7 milliard $.
Il n'y a donc rien de surprenant ce que ce type de recherche reçoive autant d'attention dans les secteurs de la sécurité et du renseignement. Le Centre de la sécurité des télécommunications, qui collabore déj avec l'embauché certains diplômés de l'Institut pour évaluer les répercussions de ces nouvelles technologies. La National Security Agency aux États-Unis et des organismes équivalents au Royaume-Uni et en Australie effectuent également des recherches dans ce domaine. « Nous savons que le milieu du renseignement investit beaucoup dans ce secteur, indique M. Laflamme, car il espère que la cryptographie quantique assurera bientôt une totale sécurité de l'information lors de sa transmission. »
Partenaires
Pour Mike Lazaridis, président et cofondateur de Research in Motion, rien n'a été plus naturel sur le plan commercial que de créer l'Institut Perimeter pour la physique théorique l'Université de Waterloo et de faciliter les recherches de Raymond Laflamme et de ses collègues. « Nous avons deviné que nous pourrions bâtir quelque chose autour de Raymond et de ses recherches, quelque chose d'unique et de révolutionnaire », explique M. Lazaridis. Comme il estime que la technologie et la cryptologie quantiques conduiront la prochaine révolution technologique, naturellement, il tenait ce que sa société et le Canada y participent. Monsieur Lazaridis a donné 100 millions $ pour la mise sur pied de l'Institut Perimeter et 50 millions $ de plus l'Université pour l'aider créer l'Institut d'informatique quantique.
Bien que personne ne sache prédire avec précision quelle sera la prochaine application qui transformera la société, M. Lazaridis, lui, mise sur la science quantique et sur ceux qui la comprendront et sauront l'exploiter. Â Plusieurs secteurs de la technologie quantique ont un fort potentiel de commercialisation Â, indique-t-il. Le succès du Blackberry montre bien que M. Lazaridis sait reconnaître un bon investissement. « Le Canada est déj un chef de file mondial dans le domaine de l'informatique quantique Â, poursuit-il. Bien qu'il n'ait ni l'envergure ni la population des économies émergentes, « il peut former des équipes de chercheurs et d'entrepreneurs uniques offrant un pouvoir et une valeur exceptionnels qui s'ajouteront aux traits distinctifs du pays. »
Pour en savoir plus
Visitez QuantumWorks et l'Institute for Quantum Information Science de l'Université de Calgary. (Site anglophone)
