Qui n’a pas remarqué que la Faculté des sciences était en grand chamboulement avec la construction d’un tout nouveau pavillon ultramoderne ? De conception unique, l’Institut quantique (IQ), ce bâtiment au cœur d’un projet innovant, est porté par de nombreux partenaires locaux, nationaux et même internationaux. Le professeur Alexandre Blais, directeur scientifique de l’Institut quantique, explique que l’Institut se veut un lieu de rassemblement puisque « nos chercheurs et nos chercheuses proviennent de plusieurs départements et facultés. Plutôt que d’être répartis sur le campus, ils sont maintenant réunis. Avec ce tout nouvel édifice, nous rassemblons ces forces dans un même endroit, favorisant ainsi les échanges et les interactions au bénéfice de la science ».
Cette année, 139 personnes étudiantes y vivent leur parcours aux études supérieures et 32 stagiaires postdoctoraux y poursuivent leurs recherches. Leurs principaux champs d’intérêt sont les matériaux quantiques, l’information quantique, ainsi que le génie quantique. Dès l’automne 2022, la Faculté des sciences de l’Université offrira un tout nouveau baccalauréat en sciences quantiques proposant un parcours interdisciplinaire et s’appuyant sur une pédagogie innovante.
Que sont les sciences quantiques ?
Alexandre Blais a tenté d’offrir quelques explications pour aider à comprendre ce que sont les sciences quantiques. Les sciences quantiques s’intéressent aux particules élémentaires, dans l’extrêmement petit (électrons, protons, etc.) et à leur comportement qui présentent des résultats différents de ceux de la mécanique classique. Mentionnons que les sciences quantiques, actuellement en plein essor, sont étudiées depuis plus d’une centaine d’années. Il s’agit de la théorie la plus précise pour comprendre et expliquer l’univers, alors qu’en physique, en chimie et dans d’autres sciences, on tente d’expliquer les différents objets de l’univers, ainsi que les champs de force qui les animent. Les applications technologiques connues de ces différentes sciences sont à la base de grandes découvertes comme l’ordinateur, le laser, le GPS et l’imagerie médicale.
Au niveau international, c’est en ce moment la course vers la création de l’ordinateur quantique et l’Université de Sherbrooke fait partie des grandes institutions qui ambitionnent d’y parvenir. Michel Pioro-Ladrière, actuellement directeur adjoint au Département de physique, est un chercheur reconnu qui, avec l’aide de Julien Camirand-Lemyre, un de ses étudiants au doctorat, et deux collègues d’une université en Australie, a réussi à effectuer du calcul quantique à des température 100 fois plus élevée. Il s’agit d’une découverte extraordinaire puisque, habituellement, un ordinateur doit être refroidi à des températures près du zéro absolu (-273 degrés Celsius) pour effectuer de tels calculs. D’ailleurs, c’est une découverte qui compte parmi les 10 découvertes de l’année 2020 du magazine Québec Sciences et qui est lauréate d’un Prix de la recherche et de la création de l’Université de Sherbrooke.
Le professeur Pioro-Ladrière utilise une analogie qui nous aide à visualiser les possibilités de l’ordinateur quantique : « Supposons que l’on cherche à trouver un chemin dans un labyrinthe complexe, l’ordinateur traditionnel trouvera un chemin possible à la fois, tandis que l’ordinateur quantique trouvera tous les chemins simultanément en quelques secondes et indiquera le meilleur trajet ». Cette analogie permet d’entrevoir les « prouesses » que pourra réaliser l’ordinateur quantique : effectuer des calculs inimaginables, mettre au point de nouveaux catalyseurs et matériaux, augmenter l’efficacité des médicaments, accélérer les progrès de l’intelligence artificielle et accomplir quantité d’autres exploits que nous ne pouvons prédire aujourd’hui.
L’appel à projets
L’appel à projets de l’Institut quantique se démarque par son inclusivité envers toute la communauté de l’IQ. Karl Thibault, coordonnateur entrepreneuriat, programme scientifique et FabLab quantique, explique que toutes les personnes proposant un projet de recherche sont considérées lors de cet appel. Concrètement, cela signifie que les personnes étudiantes et les membres des équipes professionnelles et techniques prêts à proposer un projet ambitieux et innovant ont la possibilité de se faire entendre au même titre qu’un chercheur reconnu internationalement. La qualité des projets ainsi que leur faisabilité seront présentées devant un jury qui déterminera les projets qui seront subventionnés.
L’autonomisation étudiante
La formation étudiante est au cœur des considérations à l’Institut quantique. L’autonomisation étudiante, c’est-à-dire le fait de permettre aux personnes étudiantes de s’approprier leur projet de recherche et de se développer en tant que scientifique accompli, est un élément clé que l’Institut quantique souhaite apporter pour bonifier les études supérieures. L’appel à projets mentionné plus haut en est un bon exemple, alors que les étudiantes et étudiants peuvent rédiger, soumettre, puis gérer leur projet, avec l’accord de leur direction de recherche. Les activités Horizon IQ, par lesquelles les personnes étudiantes peuvent elles-mêmes inviter des conférencières et conférenciers issus du monde des affaires, des entrepreneures et entrepreneurs, des scientifiques d’ici et d’ailleurs de plusieurs disciplines afin d’en apprendre sur leur parcours, en sont un autre exemple. Finalement, un programme de mentorat est aussi accessible afin de diversifier les expériences de vie auxquelles les étudiants et étudiantes ont accès.
Quelles méthodes pédagogiques sont utilisées à l’IQ ?
Outre les méthodes classiques d’enseignement, une place est accordée à l’innovation et à l’utilisation de méthodes pédagogiques efficaces permettant de développer des compétences disciplinaires mais également des compétences transversales. Les membres du corps enseignant, du personnel de coordination, ainsi que du service de soutien à la formation s’efforcent de promouvoir plusieurs pratiques pédagogiques éprouvées dans le déploiement du baccalauréat en sciences quantiques, dont voici quelques exemples.
L’espace expérientiel
Dans l’espace expérientiel qui sera utilisé lors des cours interdisciplinaires, la personne enseignante prendra du recul par rapport à sa posture habituelle et se placera en arrière-plan afin de laisser chaque apprenant au centre de ses apprentissages. La personne enseignante est un catalyseur de potentiel qui tente d’amener chaque apprenant le plus loin possible dans sa formation, comme l’explique Jean Bibeau, directeur de l’Accélérateur entrepreneurial Desjardins et professeur à l’École de gestion, également impliqué dans le projet.
Plusieurs cours en sciences quantiques sont proposés dans le baccalauréat et chaque séquence pédagogique est construite selon un alignement pédagogique optimal. Les cibles d’apprentissage sont définies à partir des notions en provenance des cours disciplinaires et s’intègrent dans des projets favorisant leur appropriation.
L’interdisciplinarité
L’interdisciplinarité est une démarche par laquelle l’on croise les compétences et les savoir-faire de deux ou plusieurs disciplines (Olivier et Reveyzaz, 2016). Des enseignants effectueront de tels croisements disciplinaires afin d’amener des personnes étudiantes à construire leurs apprentissages. Les sciences quantiques se nourrissent de physique, de mathématique, d’informatique, de génie, de gestion, de chimie et la réunion de ces disciplines permet des améliorations marquées au niveau de bien des découvertes utilisées chaque jour. Le baccalauréat proposera donc un parcours atypique avec des cours disciplinaires côtoyant des cours de sciences quantiques qui seront intégrateurs des différentes disciplines propres au quantique.
Le professeur Yves Bérubé-Lauzière, ingénieur quantique et directeur de QSciTech , mentionne que les disciplines se réunissent afin de favoriser le développement des technologies quantiques. Par exemple, la physique offre un grand apport théorique, tandis que l’ingénierie permet d’amener le projet à bon port. L’interdisciplinarité proposée à l’Institut, tant pour le baccalauréat en sciences quantiques qu’aux études supérieures, apporte une grande diversité de points de vue et représente la force d’un groupe lors de l’élaboration d’une solution à un problème complexe.
Les sciences quantiques à l’Université de Sherbrooke attirent désormais les regards de la communauté scientifique mondiale pour la grande expertise du personnel enseignant, du personnel de recherche professionnel et des personnes étudiantes. Cette attention se justifie par la pertinence des travaux qui y sont menés et se confirmera, nous le croyons, par les pédagogies innovantes présentes dans le programme de baccalauréat qui permettront de diplômer des personnes compétentes et efficientes pour un marché du travail compétitif et exigeant.
Remerciements à Karl Thibault, aux professeurs Alexandre Blais, Michel Pioro-Ladrière, Yves Bérubé-Lauzière et Jean Bibeau, ainsi qu’à Jean-Sébastien Dubé pour leur générosité.
Sources
Les 10 découvertes de 2020 Archives—Page 1 à 3—Québec Science. (s. d.). Consulté 3 décembre 2021
Olivier, Marie-Françoise et Nathalie Reveyzaz (s. d.). Une définition de l’interdisciplinarité. Canopé, Consulté 3 décembre 2021