#QUSTEC Portrait : Doctorat au niveau européen
Doctorante du Campus européen, Alessandra Colla travaille sur sa thèse en physique quantique. La physicienne fribourgeoise fait partie du programme doctoral « QUSTEC – Quantum Sciences and Technologies at the European Campus ». Dans le cadre de sa thèse, la jeune femme de 26 ans étudie l’irréversibilité et la production d’entropie dans les systèmes quantiques hors équilibre et aborde ainsi les questions essentielles de la science quantique.
Le fait qu’Alessandra Colla se consacre corps et âme à la recherche fondamentale ne fait aucun doute. « Je suis convaincue qu’elle renferme les racines de notre progrès technologique. Ce n’est qu’en découvrant et étudiant ses principes fondamentaux que nous pourrons l’utiliser pour des applications pratiques, la mise au point de machines thermiques quantiques à haut rendement par exemple », nous explique Alessandra Colla. Il n’est pas étonnant que la jeune femme, qui a obtenu son master de physique théorique à l’université italienne de Padoue, ait décidé de revenir à la recherche – plus précisément pour son doctorat – après de premières expériences professionnelles. Afin de développer ses expériences internationales, elle a cherché un programme dans un autre pays d’Europe pour franchir cette étape.
Développer des technologies performantes
Alessandra Colla vit et fait de la recherche à Fribourg-en-Brisgau depuis mars 2020 et participe au programme doctoral QUSTEC. Ce programme est porté par le groupement Eucor – Le Campus européen et s’adresse aux jeunes chercheurs et chercheures qui, comme Alessandra Colla, se consacrent à l’étude approfondie des fondements et des possibilités d’application de la science quantique. Cette dernière est considérée comme un vecteur d’espoir dans de nombreux domaines : « La science quantique fournit la théorie la plus fondamentale des phénomènes physiques », nous déclare Alessandra Colla. « Elle exploite des idées et concepts nouveaux, qui échappent souvent à toute explication intuitive. Ces idées présentent un grand potentiel pour différentes applications : calcul quantique, cryptographie sécurisée, simulation et contrôle de matériaux et réactions chimiques complexes, métrologie quantique par exemple. »
Dans le cadre de sa thèse, Alessandra Colla traite de l’irréversibilité et de la production d’entropie dans les systèmes quantiques hors équilibre. « Dans les lois fondamentales de la thermodynamique classique, l’entropie en tant que grandeur représente le degré d’incertitude sur l’état d’un système physique donné ou le degré de désordre de ce système », nous explique-t-elle. « Mais, alors que la production d’entropie est clairement définie dans la thermodynamique classique, il est extrêmement difficile, voire impossible, de la déterminer dans les systèmes ouverts complexes en régime quantique. »
L’objectif d’Alessandra Collas est donc de développer des technologies performantes permettant de conserver la production d’entropie dans les systèmes quantiques loin de l’équilibre thermique. Afin de pouvoir mieux prédire le comportement des systèmes physiques complexes, la doctorante procède entre autres à des calculs analytiques et à des simulations informatiques. À cet égard, elle essaie de combiner des concepts et méthodes issus de différents domaines, à savoir de la thermodynamique hors équilibre et de la physique statistique d’une part et de la théorie de l’information classique et quantique d’autre part. « C’est un aspect aussi fascinant que stimulant de mon travail. »
Un vaste échange de connaissances
En ce qui concerne sa motivation pour postuler à l’un des 39 postes de doctorants disponibles, notre Italienne de naissance nous déclare : « QUSTEC avait lancé un projet dont le contenu correspondait parfaitement à mon parcours universitaire. J’ai par ailleurs apprécié l’orientation interdisciplinaire du programme et le fait que QUSTEC regroupe de jeunes scientifiques issus d’universités françaises, suisses et allemandes. » Elle estime que les contacts avec des chercheurs d’autres disciplines sont importants pour élargir son horizon professionnel et garder en vue les projets et développements dans d’autres domaines. Alessandra Colla apprécie également le fait que QUSTEC ne se contente pas de promouvoir les compétences professionnelles : « Nous sommes entre autres formés au traitement des données de recherche et nous apprenons à travailler en coopération avec un grand groupe de personnes et à organiser des événements. »
La coopération au temps du coronavirus signifie souvent : tchats vidéo et visioconférences. En raison de la pandémie, toutes les réunions prévues ont dû jusqu’à présent se dérouler en ligne, y compris la manifestation inaugurale de trois jours lors du lancement du programme QUSTEC. Bien que les échanges d’idées en ligne aient fonctionné mieux que prévu, elle espère pouvoir bientôt rencontrer ses collègues en personne et en apprendre encore plus sur leurs projets, résume Alessandra Colla, qui a travaillé principalement en télétravail au cours de ces derniers mois. « Même si je peux très bien travailler depuis chez moi, je suis naturellement affectée par la restriction des communications avec mes collègues. Cela ne concerne pas uniquement les personnes du programme QUSTEC, mais surtout celles de mon groupe, ici à Fribourg. Pour moi, il est important de parler et discuter sur la physique pour pouvoir travailler efficacement. »
Kristin Schwarz