Femmes de la technologie quantique : Dr Laura Gagliardi de l'Université de Chicago

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La Dre Laura Gagliardi de l'Université de Chicago parle de ses travaux en chimie quantique

By Kenna Hughes-Castleberry publié le 06 sept. 2023

Chimie quantique, un domaine qui étudie le comportement et les interactions des molécules et des atomes au niveau quantique, détient la clé pour ouvrir une compréhension plus profonde de la nature fondamentale de notre univers. En explorant le monde complexe de la mécanique quantique, les scientifiques peuvent faire des découvertes révolutionnaires qui auront des implications considérables dans diverses disciplines scientifiques. L'un de ces chercheurs est Dr Laura Gagliardi, professeur de chimie et de génie moléculaire à l'Université de Chicago. « J'ai toujours été fasciné par les phénomènes quantiques et j'essaie de comprendre le fonctionnement de la matière aux niveaux moléculaire et atomique », a expliqué Gagliardi. «Quand on explore la matière à une si petite échelle (les atomes et les molécules ont la taille d'environ 10^{- 10} mètres), des lois quantiques sont nécessaires. Dans mon groupe, nous développons des méthodologies de chimie quantique, et l’idée qu’elles puissent exploiter le potentiel de l’architecture quantique est à la fois fascinante et prometteuse.

La carrière scientifique de Gagliardi a débuté en 2002 lorsqu'elle est devenue professeur adjoint de chimie à la Université de Palerme. De là, elle a travaillé dans diverses autres universités jusqu'à ce que Gagliardi arrive à l'Université de Chicago en 2020. Tout au long de sa carrière, elle a reçu divers prix, dont le Médaille Linus Pauling dans 2023, la Prix Peter Debye en chimie physique de l'American Chemical Society en 2020, le Prix de recherche Humboldt, et par Prix Bourke de la Société Royale de Chimie. « Je suis chimiste et ma passion pour la compréhension des subtilités du fonctionnement de la matière, en particulier au niveau atomique, vient de mes années d'étudiante en chimie », a-t-elle déclaré. « Lorsque j’ai été exposé pour la première fois à la mécanique quantique et que j’ai réalisé que les explications sous-jacentes, au niveau des molécules et des atomes, étaient régies par les lois de la mécanique quantique, je suis devenu vraiment amoureux de ce domaine. Lorsqu’on explore des phénomènes macroscopiques, ils peuvent également être reconduits dans le monde quantique. Cette passion perdure depuis 25 ans et je me sens vraiment privilégiée que mon travail soit aussi mon passe-temps et ma passion.

Forte de sa fascination pour la chimie quantique, Gagliardi et son équipe de recherche de l'Université de Chicago se concentrent sur la chimie quantique. simulations étudier énergies renouvelables. « Nous nous concentrons sur l’exploration de l’utilisation efficace des ressources énergétiques solaires et sur la transition d’une économie basée sur le carbone à une économie basée sur l’hydrogène. Dans un autre projet très fascinant, nous modélisons informatiquement de nouveaux matériaux pour récupérer l’eau de l’air, dans le but de fournir de l’eau propre à toute l’humanité. Ces matériaux sont comme des éponges. Dans les simulations informatiques, nous analysons les changements dans leur composition chimique pour rendre l’absorption et la libération de l’eau plus efficaces. Nous concevons également des éponges avec un volume interne plus important pour accueillir davantage de molécules d'eau. Ces simulations informatiques sont basées sur les lois de la mécanique quantique, en combinaison également avec la mécanique classique. Nous exploitons également l’intelligence artificielle pour faire avancer ces découvertes plus efficacement. Ce qui est indispensable au succès de nos recherches est de travailler en collaboration avec les expérimentateurs qui testent nos prédictions informatiques en créant nos espèces calculées dans leur laboratoire. Gagliardi a également prédit que les systèmes chimiques seraient des qubits potentiels pour la prochaine génération d'ordinateurs quantiques. « Cette recherche n’en est qu’à ses débuts, mais le potentiel de ce domaine est très excitant »

En tant que professeur à l'Université de Chicago et leader dans le domaine de la chimie quantique, Gagliardi est profondément engagé à favoriser l'inclusivité dans le domaine scientifique. « La représentation des genres dans les domaines STEM, en particulier aux postes de direction, continue de se heurter à des disparités », a-t-elle déclaré. « La sous-représentation des femmes dans les domaines STEM doit être combattue en veillant à ce que les femmes ne soient pas isolées dans leur parcours universitaire et professionnel. Il est important de créer des environnements favorables où les femmes peuvent s’épanouir au sein d’équipes collaboratives. Pour éviter l'isolement, le Dr Gagliardi encourage la mise en place de réseaux composés de modèles et de mentors. « De tels réseaux peuvent fournir des conseils et une inspiration précieux aux jeunes femmes qui cherchent une carrière dans les sciences et l’ingénierie. La présence de femmes à des postes de direction constitue une force d’autonomisation, montrant à la jeune génération que leurs aspirations sont réalisables et louables.

Kenna Hughes-Castleberry est rédactrice à Inside Quantum Technology et communicatrice scientifique à JILA (un partenariat entre l'Université du Colorado à Boulder et le NIST). Ses rythmes d'écriture incluent la technologie profonde, l'informatique quantique et l'IA. Son travail a été présenté dans Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica, et plus encore.