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Ancien lauréat
Prix d'excellence du CRSNG de 2006

Gilles Brassard

Directeur fondateur, Institut transdisciplinaire d’informatique quantique (INTRIQ)

Titulaire de la Chaire de recherche du Canada en informatique quantique

Université de Montréal


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Un siècle après son Annus Mirabilis, Albert Einstein serait impressionné. Son travail de pionnier sur la mécanique quantique, possiblement la théorie scientifique la plus spectaculaire de tous les temps, est porté à un niveau inédit par Gilles Brassard, de l'Université de Montréal. En effet, M. Brassard applique cette théorie au traitement de l'information, et ses recherches avant-gardistes pourraient s'avérer aussi révolutionnaires pour l'informatique du XXIe siècle que les travaux d'Einstein l'ont été pour la physique du XXe siècle.

Gilles Brassard a commencé très tôt sa quête de l'excellence en recherche : il est entré à l'Université de Montréal à 13 ans et il a obtenu son doctorat de Cornell University à 24 ans.

Considéré comme le père de l'informatique quantique au Canada et comme l'un des tout premiers pionniers mondiaux du domaine, M. Brassard repousse sans cesse les frontières des connaissances depuis une trentaine d'années. Il conçoit des façons novatrices d'utiliser la mécanique quantique pour améliorer le traitement de l'information, couvrant le spectre complet de la recherche, de la théorie pure aux prototypes expérimentaux. Ses travaux pourraient avoir des conséquences profondes pour la sécurité des transactions sur Internet, élément essentiel au commerce électronique sûr.

Ses deux réalisations les plus connues sont l'invention de la cryptographie quantique et de la téléportation quantique, laquelle évoque certes des images de Star Trek, mais il s'agit bel et bien de science véritable. Grâce à son influence précoce dans le milieu de l'informatique, M. Brassard a suscité un vif intérêt pour l'informatique quantique chez de nombreux informaticiens de premier plan.

Jusqu'à la fin des années 1970, l'informatique et la théorie de l'information étaient bien enracinées dans la physique classique d'Isaac Newton. Même si la mécanique quantique a joué un rôle majeur dans le progrès technologique, notamment l'invention du transistor, les ordinateurs électroniques sont restés essentiellement des outils classiques.

Mais une toute nouvelle ère allait bientôt s'ouvrir dans le domaine du traitement de l'information. Tout a débuté en 1979 au cours d'une baignade à San Juan, Porto Rico, lorsqu'un étranger aborda à la nage M. Brassard. Sans raison apparente, il lui expliqua comment la mécanique quantique permettrait de fabriquer des billets de banque impossibles à contrefaire.

Comme aime à le rappeler Gilles Brassard, ce fut probablement le moment le plus bizarre, mais certainement le plus magique de sa vie professionnelle. Cet étranger était Charles H. Bennett, physicien chez IBM Research, qui lui a exposé une idée théorique encore non publiée, conçue dix ans auparavant par son ami Stephen Wiesner, alors de Columbia University. De retour sur la plage, les deux chercheurs ont développé leurs idées, qu'ils ont ensuite publiées dans un premier article conjoint, dans lequel paraissait pour la première fois l'expression « cryptographie quantique ». Ils ne pouvaient se douter que ces premiers balbutiements allaient leur valoir le Rank Prize en optoélectronique avec M. Wiesner, plus d'un quart de siècle plus tard. C'est ainsi que naquit une collaboration des plus fructueuses qui devait donner lieu également à la téléportation quantique, à la distillation de l'intrication et à de nombreuses autres merveilles.

Grâce à la cryptographie quantique, il est possible de communiquer en toute confidentialité, sans devoir s'échanger au préalable une clé secrète aussi longue qu'encombrante. Devant le scepticisme de leurs collègues, les collaborateurs ont construit un premier prototype en 1989. Le jour du 10e anniversaire de leur rencontre à San Juan a été un moment historique marqué par la première transmission secrète d'information assurée par la mécanique quantique.

L'intrication quantique, phénomène prévu en 1935 par Einstein, Boris Podolsky et Nathan Rosen, est le moins classique de tous les phénomènes quantiques. En collaboration avec Charles H. Bennett et d'autres collègues, dont Claude Crépeau, M. Brassard a découvert une utilisation tout à fait inusitée de l'intrication pour transmettre de l'information quantique par l'intermédiaire d'un canal classique. La téléportation quantique a ainsi vu le jour au lendemain d'un remue-méninges dans le bureau de M. Brassard en 1992. L'intrication permet également de réduire considérablement les coûts de communication inhérents à la réalisation de certaines tâches distribuées.

« Dans des cas extrêmes, nous pouvons avoir des participants qui ne communiquent pas, mais qui réagissent conjointement à des stimuli privés d'une manière classiquement impossible. C'est là le domaine mystérieux auquel mon collègue Alain Tapp a donné le nom de pseudo-télépathie », explique M. Brassard.

Bien qu'ils relèvent encore aujourd'hui du rêve (ou du cauchemar), les ordinateurs quantiques pourraient, en principe, effectuer des calculs en parallèle exponentiellement plus nombreux que tout ordinateur classique ne saurait le faire. Il suffirait de contrôler un millier de bits quantiques pour surpasser les capacités d'un ordinateur classique de la taille de l'Univers.

« Ces ordinateurs quantiques offrent la possibilité de casser la plupart des algorithmes cryptographiques classiques actuellement utilisés sur Internet pour protéger les transactions, comme la transmission des numéros de carte de crédit. Heureusement, la cryptographie quantique vient à la rescousse et permet de réaliser le rêve sempiternel des cryptographes, soit la confidentialité absolue des communications », ajoute M. Brassard.

M. Brassard poursuit ses travaux de pionnier avec un important groupe d'étudiants et de stagiaires postdoctoraux venant de partout dans le monde, dont son ancien stagiaire postdoctoral, Christopher Fuchs, avec qui il travaille à son projet de recherche le plus ambitieux à ce jour. En effet, les deux chercheurs espèrent reformuler les assises mêmes de la mécanique quantique à la lumière de l'information quantique. Leur conviction est que les lois véritablement fondamentales de la nature ne s'expriment pas en termes d'ondes ni de particules, mais d'information.

M. Brassard a récemment repris ses recherches sur la cryptographie classique, là où il avait commencé sa carrière à titre d'étudiant au doctorat il y a 30 ans. Avec sa collègue Esma Aïmeur, il poursuit des travaux faisant appel à la cryptographie classique pour protéger la vie privée dans le contexte du commerce électronique.

Réalisations

Véritable visionnaire, M. Brassard a apporté des contributions originales et fondamentales aux sciences de l'informatique quantique et de la cryptographie. Il est le premier Canadien à avoir été nommé Fellow de l'International Association for Cryptologic Research, titre honorifique qui, à l'heure actuelle, a été décerné à moins d'une quinzaine de personnes de par le monde.

Informaticien parmi les plus respectés du globe, M. Brassard a joué un rôle clé en faisant de l'informatique quantique, champ de recherche naguère encore marginal, une discipline scientifique passionnante et dynamique. Même si ce domaine est désormais bien établi, Gilles Brassard continue de faire ressentir son influence partout dans le monde par ses découvertes et ses conférences ainsi que par ses anciens étudiants et stagiaires postdoctoraux, dont 15 sont devenus professeurs d'université et plusieurs sont maintenant des scientifiques réputés à l'échelle internationale.

Ses articles scientifiques ont été cités plus de 4 000 fois, dont au-delà de 2 000 citations de son article original sur la téléportation quantique (le taux de citation de cet article au cours de la dernière année approche une citation par jour). Il a été reconnu comme l'un des chercheurs les plus cités au monde en informatique, selon l'ISI Web of Knowledge de Thomson Scientific.

M. Brassard n'en est pas resté là : il a également inventé la distillation de l'intrication. En utilisant ce principe de concert avec la téléportation quantique, M. Brassard et ses collègues ont conçu la première méthode permettant de transmettre fidèlement de l'information quantique par l'intermédiaire de canaux imparfaits. Non content de contribuer à l'élaboration d'algorithmes quantiques qui permettent d'accélérer le traitement de l'information de manière sans précédent pour d'éventuels ordinateurs quantiques, il a été le premier à démontrer certaines limites inhérentes à ce type d'ordinateurs.

Dans son numéro de février 2003, la revue Technology Review du Massachusetts Institute of Technology désignait la cryptographie quantique comme l'une des « dix nouvelles technologies qui changeront le monde ». La revue de vulgarisation Discover a retenu l'invention de la téléportation quantique comme l'un des principaux événements scientifiques de 1993. De plus, la prestigieuse revue Science a reconnu la première réalisation expérimentale de la téléportation quantique comme étant l'une des dix principales percées scientifiques de 1998.

Auteur de trois ouvrages traduits en huit langues et ancien rédacteur en chef du Journal of Cryptology (1991-1998), M. Brassard a obtenu de nombreux prix, notamment une Bourse commémorative E.W.R. Steacie du CRSNG (1992); le prix Urgel-Archambault (1992); le Prix de l'enseignement de l'Université de Montréal (1993); le Prix Steacie du Conseil national de recherches du Canada (1994); une bourse de recherche Killam (1997) et le prix Marie-Victorin (2000), soit le prix le plus important accordé par le gouvernement du Québec en sciences naturelles et en génie. Il a été nommé Personnalité de l'année en sciences et technologie par le quotidien La Presse (1995), élu à l'Académie des sciences de la Société royale du Canada (1996) et nommé membre étranger de l'Académie des sciences de Lettonie (1998). Titulaire de la première Chaire de recherche du Canada en informatique quantique (2001), il a été nommé Fellow de l'Institut canadien de recherches avancées (2002) et de l'International Association for Cryptologic Research (2006). Enfin, il a reçu le Rank Prize en optoélectronique (2006). M. Brassard est directeur fondateur de l'Institut transdisciplinaire d'informatique quantique (INTRIQ), qui regroupe 17 professeurs de quatre universités québécoises, et il vient juste d'être nommé conférencier d'honneur de l'International Association for Cryptologic Research pour 2008.

Aperçu biographique

Gilles Brassard est né à Montréal en 1955. Il a obtenu un baccalauréat et une maîtrise en informatique de l'Université de Montréal en 1972 et en 1975 respectivement. Il a obtenu un doctorat en informatique de Cornell University en 1979. Il a été professeur adjoint à l'Université de Montréal de 1979 à 1983, professeur agrégé de 1983 à 1988, et est professeur titulaire depuis. Il a été chercheur invité dans divers centres de recherches et universités aux États-Unis, aux Pays-Bas, en Belgique, en France et en Australie. Il a donné au-delà de 200 conférences à titre d'orateur invité dans plus d'une vingtaine de pays sur quatre continents.