L’IAEA développe un nouveau projet en matière de technologie quantique: l’utilisation d’accélérateurs pour implanter des atomes uniques. Une technologie complexe qui trouve de potentielles applications dans le domaine médical. Elle pourrait, par exemple, détecter le paludisme, fléau des pays du sud.
L’IAEA veut relever le défi de l’implantation ionique
La technologie quantique a permis bon nombre d’applications comme les lasers, les énergies renouvelables ou l’intelligence artificielle. Cependant, une seconde révolution s’annonce. Un défi que l’IAEA entend sérieusement relever.
Dans le domaine de la technologie quantique, les accélérateurs sont utilisés depuis une décennie pour modifier et caractériser les matériaux. Par exemple, ils ont une grande utilité dans la fabrication des semi-conducteurs présents dans tous nos objets connectés. Effectivement, ces derniers permettent l’implantation d’ions pour doper leur conductivité.
Or, l’IAEA s’intéresse ici non pas au semi-conducteur, mais à la technologie quantique. Celle-ci autorise un objet à être dans deux états à la fois. Concrètement, dans le monde quantique, une porte peut être à la fois ouverte et fermée.
Ainsi, il existe une différence majeure entre l’utilisation des accélérateurs pour les semi-conducteurs et dans la technologie quantique. Andrew Bettiol, professeur associé à l’université nationale de Singapour, explique:
“Pour les semi-conducteurs, un grand nombre d’ions sont implantés pour modifier les propriétés électriques du silicium, par exemple. Pour les technologies quantiques, nous avons un objectif très différent. Nous voulons contrôler les ions au niveau de l’ion unique. Nous n’implantons pas des millions ou des milliards d’ions ; nous implantons exactement un ion.”
C’est ce défi de l’implantation unique d’un ion que l’IAEA entend relever. Un système complexe qui trouve cependant des applications considérables dans la biodétection quantique.
La biodétection quantique pour prévenir du paludisme
Les scientifiques ont découvert la résonance magnétique nucléaire en 1938. Cependant, il a fallu 30 ans pour que cette découverte trouve son application la plus connue: l’imagerie IRM. Aujourd’hui, avec la biodétection quantique, les scientifiques de l’IAEA n’entendent pas attendre aussi longtemps.
Pour les comprendre, il nous faut aborder un concept clé: celui de la superposition. Celui-ci désigne un système qui existe dans une combinaison d’états possibles plutôt que dans un seul. Cependant, cette caractéristique est extrêmement fragile. Lorsqu’un système quantique en superposition interagit de quelque manière que ce soit avec son environnement, il s’effondre.
Cependant, la détection quantique développée par l’IAEA prend cette faiblesse et en fait un avantage. Si la superposition peut être perturbée par une seule molécule alors il peut être transformé en un capteur pour surveiller des particules individuelles.
Dès lors, il suffit d’implanter un ion et d’observer son effet sur la superposition. On peut donc suivre avec une extraordinaire précision des événements biologiques sans précédents, comme le souligne Andrew Bettiol:
“Cette technique de biodétection quantique pourrait être appliquée pour visualiser ou mesurer des processus qui fonctionnent au niveau cellulaire et qui ont un très petit champ magnétique, comme les champs magnétiques qui sont produits lorsque les neurones fonctionnent dans notre cerveau.”
Les recherches de l’IAEA portent actuellement sur la détection du paludisme:
“Les globules rouges qui ont été infectés par le paludisme contiennent de minuscules particules magnétiques qui peuvent être détectées.”
Le partage des connaissances
Cette technologie peut donc prévenir de maladies qui touchent encore trop souvent les pays du sud. En mai 2021, l’IAEA a accueilli un atelier de formation de quatre jours sur l’ingénierie des matériaux utilisant des faisceaux d’ions.
Aliz Simon, physicien nucléaire travaillant sur les accélérateurs à l’AIEA, confirme cette volonté de partage des connaissances:
“L’AIEA a été à l’avant-garde de la coordination de la collaboration internationale, de la recherche et du développement dans les technologies quantiques alignées sur les initiatives nationales et internationales.”
Plus de 80 participants, dont la moitié provenait de pays en développement, ont assisté à cet atelier virtuel.
