La Chine s’est imposée en deux décennies comme l’un des principaux pôles mondiaux des technologies quantiques. Dans cet article, nous examinons les ressorts de cette ascension, et montrons comment Pékin fait du quantique un levier de souveraineté technologique, de développement industriel et de modernisation militaire, sur fond de rivalité accrue avec les États-Unis. Fondée sur un pilotage étatique étroit, une forte mobilisation des acteurs publics et une intégration civilo-militaire poussée, la stratégie chinoise vise à structurer une filière nationale articulée autour de clusters régionaux capables d’accélérer l’innovation et d’accroître l’auto-suffisance technologique du pays. Notre article met en lumière l’avance chinoise dans les communications quantiques, les progrès rapides en informatique et capteurs quantiques, et les ambitions militaires associées. Nous soulignons, enfin, les limites persistantes du secteur, entre dépendances extérieures, fragmentation des politiques publiques, retards dans certaines applications commerciales et pénurie de talents.
La Chine s’est imposée en deux décennies comme l’un des principaux pôles mondiaux des technologies quantiques. Dans cet article, nous examinons les ressorts de cette ascension, et montrons comment Pékin fait du quantique un levier de souveraineté technologique, de développement industriel et de modernisation militaire, sur fond de rivalité accrue avec les États-Unis. Fondée sur un pilotage étatique étroit, une forte mobilisation des acteurs publics et une intégration civilo-militaire poussée, la stratégie chinoise vise à structurer une filière nationale articulée autour de clusters régionaux capables d’accélérer l’innovation et d’accroître l’auto-suffisance technologique du pays. Notre article met en lumière l’avance chinoise dans les communications quantiques, les progrès rapides en informatique et capteurs quantiques, et les ambitions militaires associées. Nous soulignons, enfin, les limites persistantes du secteur, entre dépendances extérieures, fragmentation des politiques publiques, retards dans certaines applications commerciales et pénurie de talents.
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.
Le développement des technologies quantiques, en particulier les capteurs et les calculateurs, auront un impact significatif sur « la physionomie du champ de bataille et notre manière de faire la guerre » (Sébastien Lecornu, 7 janvier 2025). L’ordinateur quantique fait l’objet d’une compétition géostratégique dont l’issue recomposera, à l’horizon 2040, les rapports de forces militaires, diplomatiques et économiques entre les « grandes puissances » au même titre que l’arme nucléaire ou l’accès à l’espace. Dans cette perspective, investir dans les technologies quantiques représente un enjeu de souveraineté pour nos forces armées. L’Agence de l’innovation de défense coordonne les activités de soutien à la stratégie quantique du ministère des Armées et des Anciens combattants.
La recherche en informatique quantique a pris de l’ampleur dans les deux dernières décennies, notamment grâce aux financements massifs des gouvernements et de l’industrie dans les technologies quantiques. L’ordinateur quantique promet de résoudre des problèmes qui jusqu’à présent restaient insurmontables à cause du temps déraisonnable qu’il faudrait pour les résoudre sur les ordinateurs classiques les plus puissants. L’idée de l’ordinateur quantique consiste à utiliser des propriétés quantiques de la matière, telles que l’intrication et la superposition quantique des états, pour effectuer des calculs d’une nouvelle manière. L’informatique quantique requiert un nouveau type d’ordinateur où les bits d’information classique, généralement représentés par la présence ou non de courant à l’entrée d’un transistor, sont remplacés par des bits quantiques aussi appelés qubits, et qui sont représentés par l’état d’un système quantique. De plus, il est nécessaire de développer de nouveaux algorithmes capables d’être implémentés sur un ordinateur quantique et capables de tirer parti de l’avantage quantique. Cette thèse porte sur ces deux composantes complémentaires : la construction de portes logiques, un bloc fondamental de tout ordinateur, et la création de meilleurs algorithmes pour résoudre des problèmes pertinents sur ces machines. Parmi les plateformes les plus avancées pour l’ordinateur quantique, on trouve les circuits supraconducteurs, qui sont la plateforme sur laquelle ont misé Google, IBM, Alice&Bob, Nord Quantique et bien d’autres compagnies. Malgré les avancées des dernières décennies, de nombreux défis restent à être relevés pour que les machines existantes soient en mesure de résoudre des problèmes pertinents et surpassent les ordinateurs classiques. L’un des défis auquel cette thèse s’attaque est la réalisation de portes logiques à deux qubits rapides et à haute fidélité. La rapidité est cruciale pour pouvoir réaliser le plus d’opérations possible avant que les qubits ne perdent leur cohérence quantique, et une haute fidélité est requise pour minimiser les erreurs de calcul et permettre d’implémenter de la correction d’erreurs quantiques. De plus, certains qubits supraconducteurs sont connus pour être affectés par une interaction indésirable, l’interaction ZZ qui, même si relativement faible, affecte la fidélité des portes logiques quantiques, empêchant d’atteindre des fidélités supérieures à 99.9% nécessaires à la correction d’erreurs. En parallèle avec l’amélioration des composantes de l’ordinateur quantique, il est important de développer des applications pour ce nouveau type de machine. Parmi les approches étudiées, les algorithmes quantiques variationnels (VQA) sont ceux qui sont les plus susceptibles d’être déployés sur les ordinateurs quantiques de petites tailles existants. Ce sont des algorithmes hybrides qui nécessitent à la fois de la puissance de calcul classique et quantique. Ces algorithmes semblent prometteurs pour résoudre de nombreux problèmes concrets d’intérêt industriel, comme obtenir les propriétés de molécules ou trouver les solutions de problèmes d’optimisation combinatoire. En effet, ces problèmes peuvent être formulés sous forme d’un Hamiltonien et résolus en déterminant son état fondamental. Dans ce but, les VQAs utilisent un circuit quantique paramétré appelé ansatz, dont les paramètres sont optimisés pour s’approcher de l’état fondamental. Un premier défi consiste à trouver un ansatz qui permette, pour un problème donné, de converger le plus efficacement possible vers la solution. Un deuxième défi est de trouver un circuit fait de portes logiques facilement implémentables sur les plateformes physiques actuelles. Les travaux effectués dans cette thèse apportent des contributions à ces deux défis. Dans la première partie de la thèse, nous introduisons le dispositif que nous avons conçu et qui permet de réaliser des portes d’intrication paramétrique entre deux qubits supraconducteurs. Cette approche a permis à nos collaborateurs du groupe d’Andrew Houck de l’Université de Princeton de réaliser expérimentalement une opération de type √iSWAP en 15 ns avec une fidélité de 98.8%, et ce dans un dispositif où l’interaction ZZ est supprimée. Dans la seconde partie de la thèse, nous avons développé un ansatz pour les VQAs permettant de résoudre le modèle de Fermi Hubbard. Ce nouvel ansatz utilise les avantages de deux ansätze préexistants, et permet d’obtenir l’énergie et l’état fondamental du FHM avec une précision de plusieurs ordres de grandeur supérieure aux ansätze standards, et ce en réduisant significativement le nombre de portes d’intrication CNOT qui sont généralement imparfaites et longues à implémenter.
En 2026, l’Amérique du Nord forme un écosystème d’innovation quantique intégré. Les États-Unis y apportent la profondeur de capital, la puissance des programmes fédéraux et l’effet d’entraînement de la défense ; le Canada, et singulièrement le Québec autour de Sherbrooke, y ajoute un écosystème dense, francophone et industriellement actif. Vu depuis le terrain – celui d’un investisseur français installé à Dallas, opérant des deux côtés de l’Atlantique et présent à Sherbrooke –, cette dynamique ne dessine pas une domination totale de l’Amérique du Nord, mais une capacité à traiter tout l’arc des moyens : capital de croissance, consolidation industrielle, souveraineté dans les capteurs de défense, financement de concepts spéculatifs – mais aussi désormais l’hybridation HPC-quantique et les applications, souvent considérées comme un terrain européen. Cet article n’est pas une cartographie exhaustive du quantique nord-américain ; c’est une lecture de terrain, informée par des investissements, des implantations et des échanges industriels des deux côtés de l’Atlantique.
Cet article interroge la manière dont la recherche en management des systèmes d’information (MSI) appréhende l’émergence de l’informatique quantique comme nouvel objet de recherche. L’article adopte une approche exploratoire en deux étapes. Dans un premier temps, elle présente les fondements technologiques de l’informatique quantique, identifie six domaine d’usages prometteurs et décrit l’écosystème industriel français. Dans un second temps, l’article propose une revue exploratoire de la littérature fondée sur les principales revues internationales du champ de la discipline. Les résultats montrent que la recherche en MSI se situe encore à un stade précoce, structurée autour de trois axes principaux, et identifient quatre pistes de recherche. En ce sens, l’article contribue à déplacer le regard du seul potentiel technologique vers une problématisation des transformations organisationnelles et des pratiques managériales induites par l’informatique quantique. Enfin, cet article souligne la nécessité de développer des travaux empiriques et théoriques afin de soutenir la structuration de ce champ émergent, et invite la communauté francophone en SI à investir davantage ces thématiques de recherche.
Après une première révolution quantique marquée par l'avènement de la physique quantique et de ses lois contre-intuitives, le monde du XXIe siècle est en proie à une seconde révolution articulée autour des technologies quantiques. Ces dernières promettent un bouleversement important dans les domaines de la communication, du calcul, de la simulation et de la métrologie. Dans cette thèse, nous abordons deux des quatre sous-domaines cités précédemment, à savoir ceux de la communication et de la métrologie quantique. Le mot d'ordre rassemblant ces travaux est l'intrication. En effet, nous montrons que, grâce à cette propriété fondamentale, les performances des systèmes de communication et de métrologie standards peuvent être surpassés. Ainsi, nous présentons comment générer ces états intriqués responsables de l'avantage quantique, et ce sur différentes plateformes technologiques. La première plateforme exploitée est le silicium. Récente pour la photonique, elle combine des avantages de maturité permettant l'intégration de nombreuses structures micrométriques sur une même puce, avec des propriétés non-linéaires, basés sur des processus d'ordre 3, efficaces. Le silicium se destine alors à de nombreuses applications comme nous le montrons en générant des paires de photons intriqués démultiplexés spectralement et directement compatibles avec les réseaux de télécommunications standards. La seconde plateforme que nous présentons est le niobate de lithium. Cette dernière, très exploitée dans bon nombres de travaux en photonique quantique, possède une efficacité de génération de paires de photons intriqués très importante, notamment grâce à l'exploitation de processus non-linéaires d'ordre 2. Nous détaillons une expérience de génération d'états hyper-intriqués, qui, à l'instar du silicium, est orientée vers le domaine de la communication quantique. Enfin, nous exploitons aussi ces paires de photons intriqués combinés à des méthodes d'interférométrie quantique afin de réaliser une expérience de métrologie quantique. Le but de cette dernière étant de mesurer avec une précision inédite la différence d'indices de réfraction de fibres bi-coeurs.