Conférence des nouveaux professeurs - Automne 2016

La cryptographie quantique avec des photons “structurés”

Par Ebrahim Karimi

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Résumé : La lumière structurée, possédant une amplitude complexe, une phase et une distribution de polarisation, invoque plusieurs propriétés fondamentales qui permettent le développement de nouvelles applications en optique classique et quantique. Celle-ci est très avantageuse pour encoder une plus grande quantité d’information par porteur d’information en tant que réalisations physiques d’états à haute dimensions. Dans le régime quantique, les photons structurés sont robustes contre certaines imperfections durant leur génération, détection et leur transmission. Par conséquent, ils peuvent fournir les infrastructures techniques pour la génération de communications quantiques ultra sécurisées et à densité supérieure.

Lors de ma présentation, je présenterai les progrès récents, les défis et les développements dans la réalisation de distribution quantique de clé à haute dimension, de piratage quantique et de nos accomplissements récents dans la simulation de calculs quantiques avec des photons structurés.

Photo of an example of structured quantum waves.

Un exemple d’ondes quantiques structurées. La distribution de densité de probabilité est présentée avec la couleur avocat, tandis que les ellipses rouges indiquent la distribution de polarisation.

Biographie : Le professeur Ebrahim Karimi a obtenu son diplôme en mathématiques et en physique de l’école Eghbal Lahori (Saghez, Kurdistan (Iran)) en 1997. Il a développé son amour pour la physique et les mathématiques pendant qu’il était étudiant à l’école secondaire, suite à sa participation à de nombreux congrès nationaux de physique. Il a obtenu un BSc en physique avec concentration en mathématiques de l’Université Kerman (Iran) en 2001. Pour ses études graduées, il s’est joint au groupe de physique mathématique de l’IASBS (Institute for Advanced Studies in Basic Sciences, Iran), où il était classé 18e parmi tous les étudiants nationaux entrants. Il a par la suite changé le thème central de sa recherche et a terminé sa maîtrise en 2002 sous la supervision du Prof. Arashmid Nahal, avec sa thèse intitulée « Laser Cooling and Trapping of Natural Atoms ». Le Prof. Yousuf Sobouti était son conseiller aux études graduées. En 2009, il a complété son PhD à l’Université “Federico II” de Naples, sous la supervision du Prof. Lorenzo Marrucci et du Prof. Enrico Santamato. Il a reçu le prix de la meilleure thèse de doctorat pour sa thèse intitulée « Light orbital angular momentum and its application on the classical and quantum information ». Suite à son PhD, il a travaillé comme chercheur postdoctoral sous le projet européen Phorbitech FET (mené par le Prof. Lorenzo Marrucci), et dans le groupe d’optique quantique du Dr. Robert Boyd. Le Prof. Ebrahim Karimi détient la Chaire de recherche du Canada en lumière structurée, et mène le groupe de recherche sur l’optique quantique structurelle à l’Université d’Ottawa. Il est aussi professeur auxiliaire à l’IASBS en Iran, et rédacteur adjoint du journal scientifique Optics Express (Optical Society of America). Les applications des ondes quantiques structurées (lumière et particules) dans la science moderne sont le sujet d’intérêt principal de son groupe de recherche.


Envahir votre vie privée, une biomolécule à la fois

Par Adam J. Shuhendler

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Résumé : La vie au niveau moléculaire est loin d’être statique. Au contraire, cette vie représente la somme d’évènements subcellulaires coordonnés, qui s’adaptent en continu et qui sont induits par les biomolécules. L’activité trop faible ou trop forte de ces « machines biomoléculaires » peut mener à des maladies ou à des blessures (ex., stress oxidatif), ou encore à la réponse souhaitée à une thérapie (ex., dommage à l’ADN ou mort cellulaire de cellules cancéreuses). Ces biomolécules actives travaillent rarement seules; elles font plutôt partie de réseaux intégrés dans lesquels toute cible subcellulaire n’est active ou présente que de manière transitoire, cédant rapidement sa place à son successeur dans la voie de signalisation. Cette éphémérité fait en sorte que ces biomolécules sont souvent inaccessibles à l’analyse par des méthodes traditionnelles dans le contexte de l’organisme vivant. Toutefois, nous pouvons mesurer l’activité de ces molécules, ce qui permet de surmonter la difficulté du caractère transitoire de la cible et d’ouvrir de nouvelles possibilités pour augmenter notre compréhension de ces voies de signalisation dans des organismes vivants, ainsi que pour améliorer la médecine personnalisée. Au Laboratoire de médecine moléculaire, nous utilisons l’imagerie moléculaire et l’examen des « machines biomoléculaires » cibles de manière non-invasive et longitudinale dans des sujets vivants, afin d’interroger ces fonctions subcellulaires hautement transitoires d’importance fondamentale. L’objectif du Laboratoire de médecine moléculaire est de permettre l’accès à l’information sur la dérégulation de l’activité moléculaire qui est à la base de la maladie, et ce par des techniques d’imagerie non-invasives, quantitatives et cliniquement accessibles.

Biographie : Adam a complété sa formation sous-graduée à l’Université de Toronto, où il a étudié les Sciences judiciaires et la toxicologie. Il a ensuite entamé une maîtrise en Sciences pharmaceutiques à Toronto, pendant laquelle il a étudié la toxicologie biochimique des interactions entre les médicaments afin d’améliorer la chimiothérapie du cancer. Ce travail a alimenté ses études doctorales dans le même département, pendant lesquelles il a développé des formes de posologie de nanoparticules pour administrer les médicaments dans les cas de cancer du sein multi-résistant. Dans le but de pouvoir suivre le sort de ses nanoparticules, Adam a développé un intérêt envers l’imagerie, ce qui l’a mené vers un stage postdoctoral à l’Université Stanford dans le programme d’imagerie moléculaire. C’est là qu’Adam a développé ses habiletés reliées à la conception et l’implantation d’agents contrastants pour l’imagerie moléculaire qui soient sensibles aux enzymes et aux bioanalytes. En juillet 2015, Adam s’est joint au département de Chimie et de sciences biomoléculaires de l’Université d’Ottawa en tant que Professeur Adjoint.


Chimie minérale des gisements magmatiques

Par Sarah Dare

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Résumé : Avec la population croissante de notre planète et le développement continu de nouvelles technologies, la demande de ressources minérales, tel que le Ni, Cu, Pt, Ti, V, P et les éléments des terres rares, est plus grande que jamais. Ces types de ressources minérales se retrouvent dans les gisements magmatiques formés de roches qui sont : 1) typiquement enrichis en minéraux de sulfure de Fe et/ou d’oxyde de Fe, ici appelés minerai et 2) associées à des intrusions ignées qui représentent la chambre magmatique présente sous les volcans. L’étude de ce minerai, et plus particulièrement leur contenu en élément traces, est important pour nous aider a: A) mieux comprendre les processus géologiques (pétrogenèse) impliqués dans la formation de ces gisements, B) trouver des nouveaux gisements (exploration minérale) et C) identifier les minéraux porteurs des substances économiques (extraction, métallurgie). Mes intérêts de recherche et mon expertise sont l’acquisition et l’interprétation des éléments traces dans les minéraux, analysés de manière in-situ par Ablation Laser ICP-MS. Il s’agit d’un champ de recherche émergent, mais qui avance très rapidement. Par exemple, la composition en éléments traces d’un minéral d’oxyde de Fe, tel que la magnétite, varie en fonction du type de gisement dans lequel elle est formée. La magnétite est un minéral très résistant et est souvent présent sous forme de grains détritique dans les sédiments de ruisseaux ou les sédiments glaciaires. La signature chimique de ces grains de magnétite détritiques permet d’identifier le type de roche, ou le type de gisement source, avant érosion. Cette méthode est en cours de développement pour être utilisée en exploration minérale pour contribuer à la découverte de nouveaux gisements au Canada.

Biographie : La professeure Sarah Dare est originalement de l’Angleterre, où elle a étudié la Géologie au niveau sous-gradué à l’Université Cambridge. Elle a ensuite fait son PhD à l’Université de Cardiff au Pays de Galles en collaboration avec la Commission Géologique Britannique. Elle est venue au Canada en 2008 pour un stage postdoctoral avec la Prof. Sarah-Jane Barnes, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en métallogénie magmatique à l’Université du Québec à Chicoutimi. Elle y a travaillé sur de nombreux projets, sur lesquels elle a collaboré avec des chercheurs de l’Université Laval, diverses compagnies minières et la Commission Géologique du Canada. En 2014, la Division des Gîtes Minéraux de l’Association Géologique du Canada lui a décerné le Prix William Harvey Gross, en reconnaissance de sa contribution importante au domaine de la géologie économique en tant que chercheure en début de carrière.

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