La France a investi de manière significative dans le domaine de l’information quantique, et tout particulièrement dans les recherches visant à la réalisation d’un ordinateur quantique ( quantum computer , QC). Quoique l’effort français semble modeste par rapport à celui des US ou de la Chine, la France dispose d’une communauté de physiciens quantiques et d’informaticiens de niveau mondial, qui permet de jouer dans les premiers rôles qualitativement. La recherche française n’a pas à rougir de son positionnement dans le monde, même si les mesures bibliométriques purement quantitatives semblent lui accorder un rôle secondaire. Les cinq start-ups françaises, financées sur des technologies différentes, ont des résultats intéressants à l’échelle mondiale et emploient des scientifiques de haut niveau. Il est encore trop tôt pour déterminer quelle technologie va l’emporter, chacune ayant ses difficultés propres.
La France a investi de manière significative dans le domaine de l’information quantique, et tout particulièrement dans les recherches visant à la réalisation d’un ordinateur quantique ( quantum computer , QC). Quoique l’effort français semble modeste par rapport à celui des US ou de la Chine, la France dispose d’une communauté de physiciens quantiques et d’informaticiens de niveau mondial, qui permet de jouer dans les premiers rôles qualitativement. La recherche française n’a pas à rougir de son positionnement dans le monde, même si les mesures bibliométriques purement quantitatives semblent lui accorder un rôle secondaire. Les cinq start-ups françaises, financées sur des technologies différentes, ont des résultats intéressants à l’échelle mondiale et emploient des scientifiques de haut niveau. Il est encore trop tôt pour déterminer quelle technologie va l’emporter, chacune ayant ses difficultés propres.
La mécanique quantique suscite un engouement mondial pour ses promesses technologiques : capteurs ultra précis, communications inviolables et calcul quantique capable de révolutionner la cryptographie ou la chimie. En 2021, la France a lancé une stratégie nationale ambitieuse, dotée d’1 milliard d’euros via France 2030, pilotée par le SGPI (Secrétariat général pour l’investissement). Cinq ans plus tard, le bilan est tangible : doublement des formations en quantique, percées scientifiques via le PEPR (Programme et équipement prioritaire de recherche) et des programmes phares comme PROQCIMA, visant l’industrialisation d’un ordinateur quantique tolérant aux fautes d’ici 2032. La France se positionne avec une diversité technologique unique. Cependant, la suprématie financière remplace progressivement la suprématie technologique. Pour maintenir sa souveraineté, la France doit accélérer l’industrialisation et s’inscrire dans une dynamique européenne. L’enjeu d’ici 2030 est de préserver son leadership , en protégeant ses acteurs et en sécurisant ses chaînes d’approvisionnement.
REE N°2/2018 Z 1 J ’ai souhaite placer cet editorial sous le signe des tech- nologies quantiques car celles-ci figurent aujourd’hui parmi les thematiques scientifiques qui progressent extremement rapidement. Elles se sont recemment illus- trees par des realisations encore inimaginables il y a seulement cinq ans, permettant d’esperer des retombees technologiques a plus ou moins long terme dans des domaines aussi divers que l’instrumentation pour la navigation, le calcul haute performance, la cryptographie ou la simulation des proprietes de la matiere. La Chine se veut leader mondial, apres un succes fortement me- diatise de communication quantique dans l’espace. Les Etats-Unis ne sont pas en reste puisqu’IBM fait figure de precurseur dans la course au calculateur quantique et que les GAFA suivent de tres pres ces derniers developpements. Comment se situent la France et l’Europe dans ce contexte tres evolutif ? Depuis 2017, l'Union europeenne, avec des moyens qui sont certes limites, deploie le Quantum technologies flagship dote d’un milliard d’euros. Sur le plan francais, les industriels Atos et Thales s’interessent de pres au d
Le développement des technologies quantiques est aujourd’hui l’objet d’importants efforts de recherche, mais les résultats seront-ils à la hauteur des attentes ? L’ordinateur quantique peut résoudre certains problèmes difficiles, qui demandent à l’ordinateur classique un temps de calcul trop important, et peut également attaquer les schémas actuels de cryptage. Cependant, la réalisation d’un ordinateur quantique suffisamment puissant pour résoudre des problèmes pratiques demeure un véritable défi technologique. Il existe plusieurs technologies d’implémentation hardware , chacune avec ses avantages et ses inconvénients. Comme ils sont plus faciles à réaliser, la recherche se dirige également vers la mise au point d’ordinateurs quantiques analogiques et de simulateurs quantiques. Parallèlement, ces travaux ont pour conséquence la conception de capteurs extrêmement sensibles, qui ont de nombreuses applications dans l’industrie de la prospection géologique, dans l’imagerie médicale, dans les technologies militaires et la mise au point de nouvelles méthodes de cryptage immunes contre l’attaque par un algorithme quantique.
Alors que des prototypes d’ordinateur quantique encore très limités voient progressivement le jour, un véritable travail de fourmi s’est enclenché, au sein d’une communauté encore trop restreinte, pour comprendre et maîtriser toutes les facettes du calcul quantique, de la modélisation à la réalisation expérimentale, en passant par la solution algorithmique, son analyse, sa programmation et sa vérification. Dans les années 1980, Richard Feynman suggérait qu’un ordinateur fonctionnant selon les règles de la physique quantique pourrait résoudre des problèmes intraitables par un ordinateur classique. Il faudra attendre 2019 pour que Google effectue un calcul sur un prototype de circuit quantique programmable. Cette prouesse, qui remet en question les fondements de la thèse de Church-Turing, a ouvert la voie à nombre de start-up, grandes entreprises du numérique et gouvernements qui s’orientent peu à peu vers cette technologie à laquelle on prédit de larges champs d’application : intelligence artificielle, cryptographie et sécurité, finance, santé. Un travail de grande ampleur s’est enclenché pour comprendre toutes les facettes du calcul quantique, notamment des algorithmes, et relever le défi de ce nouveau tournant technologique. Informaticien, Frédéric Magniez est directeur de l’Institut de recherche en informatique fondamentale (Irif). Il est professeur invité sur la chaire annuelle Informatique et sciences numériques du Collège de France, créée en partenariat avec l’Inria, pour l’année académique 2020-2021.
La mécanique quantique est à la base de notre compréhension actuelle des lois de la Nature, qu’elles s’appliquent à l’Univers entier, aux objets à notre échelle ou microscopiques. Toujours vérifiée par l’expérience, elle a permis de nombreuses découvertes et la mise au point de dispositifs variés tels que les lasers, les transistors, les capteurs pour la photographie ou la vidéo, etc. Alors, pourquoi se poser la question « comprenons-nous vraiment la mécanique quantique ? ». C’est qu’une bonne utilisation de la théorie ne signifie pas toujours une véritable compréhension. Le physicien qui prend du recul s’aperçoit que le puissant outil intellectuel créé par les scientifiques semble parfois leur échapper, prenant une vie propre et mettant en lumière maints aspects inattendus que ses inventeurs n’avaient pas soupçonnés. L’objet de ce livre est donc de discuter les fondements de la mécanique quantique. On y trouvera un exposé historique sur la naissance des concepts quantiques, leur développement, l’impact des idées de Bell et de son théorème et leur application récente à de nombreux domaines. Un panorama général des différentes interprétations est présenté en dernière partie. L’ouvrage est accessible à toute personne ayant une formation scientifique générale. Si des équations mathématiques apparaissent parfois, les idées importantes sont contenues dans les commentaires et les figures, l’accent étant mis sur les idées et les concepts généraux. Pour ceux qui ne sont pas très familiers de la mécanique quantique, un dernier chapitre contient un résumé des outils généraux de cette théorie et de leur utilisation. Le spécialiste pourra se reporter à une bibliographie très fournie. Depuis la première parution de l’ouvrage en 2011, la présente édition a été révisée et complétée pour tenir compte de nombreux résultats récents.
La Stratégie nationale quantique française, à laquelle le programme de recherche quantique (PEPR-Q) est rattaché, repose sur un modèle d’innovation intégré où recherche académique et industrie co-évoluent étroitement. En repoussant la frontière entre recherche amont et aval, cette organisation bénéficie d’une importante flexibilité, permettant aux start-ups et aux laboratoires de collaborer aussi bien sur des preuves de concept que sur des verrous technologiques. Afin d’éviter des choix prématurés dans un domaine en pleine expansion bien qu’encore émergent dans certaines voies, la France soutient un large portefeuille de technologies, comme l’illustre très bien le PEPR-Q. Cette approche garantit à l’écosystème global à la fois complémentarité et robustesse, ainsi que la préservation des compétences et des connaissances de la recherche fondamentale, contribuant ainsi à une souveraineté durable. En alignant les efforts nationaux sur les feuilles de route européennes, le PEPR-Q contribue à transformer la recherche d’excellence en un moteur de compétitivité, positionnant durablement la France comme un acteur majeur de l’innovation.