Sortir l’optique quantique du laboratoire

Stefania Sciara, experte en optique quantique et en photonique quantique, souhaite que le grand public puisse avoir accès à cette technologie. L’utilisation de caméras quantiques pour dépister des cancers à un stade précoce, de biocapteurs pour déceler des virus à l’échelle nanoscopique, ou encore, de clés quantiques pour sécuriser les communications pourrait transformer la vie de tout le monde, et pas seulement celle des scientifiques et des entreprises, selon Stefania Sciara, physicienne et professeure-chercheuse en génie électrique à l’ÉTS.

Tombée dedans quand elle était petite

Stefania a toujours su qu’elle consacrerait sa vie à la science, et plus particulièrement à la physique. Originaire de la Sicile, Stefania obtient un baccalauréat en sciences et technologies physiques de l’université de Palerme en 2014, puis une maîtrise en physique de la même institution en 2015. C’est pendant ses études de premier cycle qu’elle découvre sa passion pour la physique quantique. « On est habitué à voir avec nos yeux ou à ressentir avec le toucher. La physique quantique s’occupe des manifestations de l’infiniment petit. » Madame Sciara utilise l’exemple d’une pièce de monnaie qui, selon les principes classiques, possède un côté face et un côté pile. Or, dans le domaine quantique, cette même pièce peut être simultanément face et pile. « C’est ce qu’on appelle la superposition quantique », explique la physicienne. 

Faire ses preuves à l’IRNS 

Désireuse de poursuivre des études doctorales, Stefania postule pour rejoindre l’équipe du professeur Morandotti, à l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) en Varennes, comme théoricienne en physique quantique. Trois mois plus tard, elle débarque avec ses bagages remplis d’espoir, prête à entamer un nouveau chapitre sur un autre continent. 

En 2020, Stefania obtient un doctorat international conjoint en sciences de l’énergie et des matériaux (INRS-EMT) et en technologies de l’information et communication (université de Palerme). Elle effectue son stage postdoctoral à l’INRS, puis devient cheffe de l’équipe d’optique et photonique quantiques sous la supervision du professeur Morandotti.

Récompensée par de nombreux prix, Stefania Sciara est particulièrement fière d’avoir reçu la Médaille académique du Gouverneur général en 2021 pour la qualité exceptionnelle de sa thèse et pour son parcours doctoral. 

Jusqu’à la fin de son doctorat, Stefania concentre toutes ses énergies à l’étude des principes fondamentaux de la théorie quantique. Elle est fascinée par l’intrication quantique, un phénomène dans lequel deux photons sont liés de telle sorte que l’état de l’un détermine celui de l’autre, peu importe la distance qui les sépare. « Je peux encoder de l’information dans une particule qui la transmettra à l’autre parce qu’elles sont connectées ». 

Malgré ses longues études, Stefania sent qu’il lui manque quelque chose. « J’ai réalisé que la théorie, seule, ne suffisait pas », explique-t-elle. Elle veut mettre la main à la pâte. Au sein d’une équipe de chercheurs expérimentalistes, Stefania réussit à trouver une façon de caractériser une classe spécifique de photons intriqués à l’aide d’un opérateur quantique. Cette entité mathématique a réduit de 6000 à 243 le nombre de mesures nécessaires. « Nous avons effectué cette expérience en six mois plutôt qu’en une année », s’exclame-t-elle avec fierté. 

Stefania Sciara est très reconnaissante envers le professeur Morandotti, qui lui a offert de nombreuses occasions d’approfondir ses recherches. Toutefois, c’est son mentor de l’université de Palerme, Antonino Messina, qui l’a véritablement inspirée. « Il m’a enseigné la physique et les statistiques, et surtout, il m’a appris à avoir confiance en moi et à transformer mon anxiété en une source d’énergie pour renforcer mes compétences », raconte-t-elle.

L’ÉTS, la connexion quantique

En septembre 2025, la trajectoire impressionnante de Stefania Sciara la mène à l’ÉTS où elle accepte un poste de professeure-chercheuse en photonique quantique au département de génie électrique. Certes, elle est enthousiaste à l’idée d’explorer les interactions entre la photonique quantique et diverses disciplines d’ingénierie. Mais, ce qui lui tient le plus à cœur, c’est d’inculquer à la prochaine génération d’ingénieurs et d’ingénieures l’importance de se fier à leur intégrité comme boussole morale. 

« Une fois sortis du laboratoire, nos travaux de recherche peuvent servir de tremplin au développement de nouvelles technologies; nous devons être conscients de la portée potentielle de nos découvertes », estime la professeure Stefania Sciara.