Les fabricantes et fabricants de produits pharmaceutiques et les chercheuses et chercheurs biomédicaux disposent désormais d’un nouvel outil puissant mis au point par High Q Technologies (en anglais seulement). Créée en 2013, cette entreprise dérivée de l’Université de Waterloo a développé le premier spectromètre de résonance paramagnétique électronique quantique au monde.
Depuis des décennies, on a recours à la spectroscopie de résonance paramagnétique électronique afin d’étudier les macromolécules biologiques comme les protéines, l’ADN ou l’ARN. Grâce à cette technique qui révèle la structure et la fonction de certaines protéines, les entreprises pharmaceutiques peuvent développer de meilleurs médicaments. Elle permet aussi aux scientifiques de mieux comprendre les processus d’agrégation liés à certaines maladies, comme l’Alzheimer.
Or, jusqu’à présent, la spectroscopie de résonance paramagnétique électronique était réservée à de petits projets exigeant d’avoir recours à du personnel de recherche hautement qualifié. « La technologie était encore trop difficile à comprendre et à utiliser. Trop lente et trop peu robuste, elle ne convenait pas à un usage industriel », explique Troy Borneman, chercheur scientifique principal chez High Q.
Grâce à l’intégration d’un capteur quantique supraconducteur, une technologie que Troy Borneman a contribué à développer alors qu’il était postdoctorant à l’Institut d’informatique quantique, High Q a pu concevoir un spectromètre de résonance paramagnétique électronique d’une sensibilité exceptionnelle. En effet, celui-ci permet d’effectuer des mesures automatisées à l’échelle nanométrique afin de révéler la structure biomoléculaire locale.
Le capteur quantique améliore considérablement la rapidité, la compacité, la stabilité du système et le rend facile d’utilisation. « Il n’est pas nécessaire d’être titulaire d’un doctorat spécialisé pour s’en servir, explique Troy Borneman. L’ajout d’un capteur quantique nous a permis de concevoir un produit plus performant. »
Et ce n’est qu’un des dispositifs quantiques parmi d’autres issus de l’initiative sur les Technologies quantiques transformatrices (en anglais seulement) menée à l’Université de Waterloo, sous la houlette de David Cory, chimiste.
Commercialiser la science quantique
Les technologies quantiques peuvent donner des résultats impressionnants en tirant parti des lois de la mécanique quantique qui régissent le comportement des particules à l’échelle infinitésimale.
En exploitant l’effet quantique, on pourrait grandement améliorer l’efficacité des méthodes de calcul classiques, ce qui permettrait, par exemple, de fabriquer des batteries d’ordinateurs portables qui durent cent fois plus longtemps ou des ordinateurs cent fois plus rapides. « Notre but, c’est de cibler les domaines où l’effet quantique peut faire une réelle différence », affirme David Cory.
Afin d’explorer ces possibilités, l’initiative sur les Technologies quantiques transformatrices dispose d’outils destinés à chaque étape du cycle d’innovation, contribuant ainsi à transformer la science quantique en dispositifs commerciaux et à maintenir le Canada à la fine pointe d’un domaine en pleine évolution. Les retombées se traduisent déjà par de nouvelles approches en matière de santé, d’environnement et de physique fondamentale.
En outre, l’initiative sur les Technologies quantiques transformatrices met à la disposition des chercheurs et chercheuses des simulateurs quantiques grâce auxquels il est possible de modéliser des idées avant de passer à l’étape de la fabrication.
Elle propose un équipement servant à développer et à caractériser de nouveaux matériaux dotés de propriétés quantiques particulières offrant de multiples possibilités, allant des communications ultra-sécurisées à la prise de mesures d’une remarquable précision. Elle dispose également d’outils destinés à fabriquer des prototypes à partir de ces matériaux, puis à les mettre à l’essai avant leur commercialisation.
En mettant cette gamme d’équipements à la disposition d’utilisateurs et d’utilisatrices provenant de l’enseignement postsecondaire et de divers secteurs industriels , l’initiative sur les Technologies quantiques transformatrices favorise un milieu fortement axé sur la collaboration. « Cette initiative permet de faire des échanges enrichissants, ce qui a peu de chance d’arriver si on s’enferme dans son propre petit laboratoire », explique David Cory.
Tirer parti des avantages de la science quantique
Selon Troy Borneman, c’est grâce à l’accès à l’équipement financé par la FCI dans le cadre de l’initiative sur les technologies quantiques transformatrices, de même qu’au sein de son installation jumelle, l’Installation de fabrication et caractérisation nanométriques quantiques (en anglais seulement), que High Q peut fabriquer ses propres dispositifs quantiques plutôt que de recourir à des sources externes pour accomplir ce travail.
Cet important avantage concurrentiel a permis d’accélérer le long processus de commercialisation et, en 2025, de réaliser une première vente.
Troy Borneman envisage un avenir prometteur, tant pour son entreprise que pour la technologie quantique de manière générale, alors que la première vague de dispositifs quantiques, tels que le spectromètre de résonance paramagnétique électronique conçu par son équipe, est désormais à la disposition des utilisateurs et utilisatrices de divers domaines.
« Selon moi, l’aspect le plus passionnant de mon travail est de rendre cette technologie accessible et de la mettre entre les mains de personnes qui peuvent s’en servir pour améliorer les choses », conclut-il.
Le projet de recherche présenté dans cet article est également financé par le Programme des chaires de recherche du Canada, le Fonds d’excellence en recherche Apogée Canada et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.
