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PRN "Photonique quantique" (2001-2013)
Directeur du PRN: Prof. Marc Ilegems (2001-2005), Benoît Deveaud (2005-2013)
Institution hôte: EPF Lausanne
Domaines de recherche du PRN et principaux résultats
Le PRN "Photonique quantique" s'articulait autour d'un réseau suisse de scientifiques menant des travaux sur divers aspects de la photonique quantique. La lumière, de par sa dualité (ondulatoire et corpusculaire) offre de nombreuses applications techniques basées sur l'ensemble de son spectre lumineux. Les recherches fondamentales et appliquées étudient les différentes applications possibles de la lumière pour une fonction spécifique. La lumière peut être générée, émise, transmise, modulée, commutée, amplifiée, détectée et captée.
Le groupe de Nicolas Gisin de l'Université de Genève a réalisé d'importantes avancées dans le domaine de la communication quantique sécurisée (appelée généralement cryptographie quantique). La collaboration étroite avec le groupe d'Hugo Zbinden et la start-up ID-Quantique a permis d'appliquer les résultats issus de la recherche en situation réelle comme, par exemple, la transmission par cryptographie quantique des résultats des élections genevoises à travers le réseau de Swisscom. Le groupe de Tobias Kippenberg, quant à lui, a fait figure de pionnier dans le domaine novateur que représente l'optomécanique quantique, c'est-à-dire, l'interaction quantique entre la lumière et un oscillateur mécanique. Le groupe de Jérôme Faist s'est distingué par les nombreux résultats obtenus au cours des douze années de recherche du PRN sur les lasers à cascade quantique (QCL). Les enseignements ainsi acquis en matière d'utilisation du QCL à température ambiante ont été cédé à la start-up AlpesLaser. Enfin, le groupe de Benoît Deveaud a réussi à réaliser la première démonstration du phénomène de condensation de Bose Einstein à l'état solide à l'aide de polaritons en cavité, un nouveau type de quasi-particule dans un solide. Ce groupe a également contribué de façon active à la démonstration de l'état superfluide des condensats de polaritons.
Finances
Le FNS a financé le PRN Photonique quantique à hauteur de 45,4 millions de francs suisses. En outre, l'institution hôte EPF Lausanne a investi 23,4 millions de francs suisses. Environ 38% du budget du PRN est financé par les groupes de recherche associés et les institutions participant au projet.
Financement 2001-2013
Période Sources de financement (CHF) 2001 - 2004 2005 - 2008 2009 - 2012 2001 - 2013 % Subside FNS 18'039'327 16'391'457 10'928'062 45'358'846 34,4 Fonds propres de l'EPF Lausanne 7'743'384 8'167'280 7'469'113 23'379'777 17,8 Autofinancement par les participants au projet 14'503'511 21'500'768 13'826'632 49'830'911 37,8 Fonds de tiers 1'791'879 8'304'314 3'006'741 13'102'934 10,0 Total 42'078'101 54'363'819 35'230'548 131'672'468 100,0
Position internationale de la recherche suisse
Nombre de projets du PRN Photonique quantique se sont imposés au niveau de la pointe mondiale de la recherche. Le fait que cinq des principaux investigateurs du PRN aient obtenu l'un des subsides du Conseil européen de la recherche (CER) en est d'ailleurs une illustration.
Publications
Type Nombre Articles scientifiques (évalués par les pairs) 1956 Articles scientifiques (sans évaluation par les pairs) 55 Contributions publiées dans un recueil 199 Livres 34 Rapports 14 Total 2258
Evolution structurelle - Perspectives pour le domaine de recherche
D'importants investissements ont été déployés pour la mise en place des différentes installations modernes du PRN. Un réseau coordonné s'est chargé de l'organisation des nouvelles acquisitions et du développement des synergies en vue de mettre à la disposition des chercheuses et chercheurs des technologies de pointe en matière de photonique quantique.
Mesures structurelles Nombre de chaires créées
- 3 nouveaux professeurs
- 4 nouveaux professeurs assistants
- 2 remplacements (c'est-à-dire professeurs partis en retraite remplacés par des professeurs participant au PRN)
Junior Group Leaders (jeunes scientifiques associés)
- 2 Junior Group Leaders
Infrastructure / plates-formes
- Organisation d'un nouvel Institut de Physique de la Matière Condensée fusionnant avec l'ancien Institut de Photonique et d'Electronique Quantique de l'EPFL
- Laboratoire de nanotechnologies FIRST à l'EPFZ
- Salles blanches IPMC à l'EPFL Machines de croissance "Crystal Growth Facility" à l'EPFL
- Installations de cathodoluminescence à l'EPFL
- Tout le savoir relatif au transfert technologique du PRN a été redirigé vers le réseau thématique national (www.swissphotonics.net)
Réseau du PRN
- Université de Zurich, EPF Zurich, Université de Fribourg, EPF Lausanne, Université de Berne, Université de Bâle, Université de Genève, Université de Lausanne
Transfert de savoir et de technologie vers l’industrie et la société
Le transfert de technologie s'est opéré de manière constante dans le cadre du PRN Photonique quantique par la création de start-ups, propageant ainsi les différentes activités des groupes. Le PRN a également utilisé d'autres moyens de transfert technologique, en finançant les projets les plus prometteurs à hauteur de 100 millions de francs. Ces derniers devaient s'associer à une entreprise. Les start-ups et les petites et moyennes entreprises se sont révélées les plus réactives dans le domaine de la photonique.
De nombreux projets ont rencontré un franc succès: avec ID-Quantique, le PRN a ainsi réalisé la première distribution quantique de clés à l'échelle mondiale via un réseau de télécommunications standard.
Citons également le cas d'Attolight, la start-up qui a lancé le premier système de cathodoluminescence picoseconde sur le marché. Attolight s'est ainsi affirmée comme une entreprise performante qui propose une conception novatrice des systèmes de cathodoluminescence, laquelle s'avère prometteuse sur le marché des cellules photovoltaïques et des appareils à forte puissance.
Transfert de savoir et de technologie
Type Nombre Brevets déposés 36 Licences 2 Entreprises "start-up" 7 Prototypes, démonstrateurs 13 Processus, produits - Projects CTI 12
Encouragement de la relève et promotion des femmes
Le PRN Photonique quantique a largement contribué à la promotion des femmes et des jeunes talents, dont voici quelques exemples: Ursula Keller, ancienne investigatrice principale de photonique quantique, est aujourd'hui directrice du PRN MUST; Nicolas Grandjean et Tobias Kippenberg, employés en tant que professeurs assistants au sein du PRN, ont obtenu une chaire de professeur à l'EPFL; Rachel Grange, étudiante en doctorat du PRN à l'EPFZ, a effectué ses études de post-doctorante à l'EPFL et occupe à présent un poste de professeure au sein de l'Université Friedrich Schiller à Iéna (Allemagne).
A la fin du PRN Photonique quantique, 106 thèses de doctorat avaient été achevées et 26 étaient toujours en cours.