Un plan pour développer les futures technologies quantiques
Publié par Adrien le 24/01/2020 à 08:00
Source: CNRS INS2I
Après l'intelligence artificielle, le gouvernement a commandé un rapport sur "le tournant numérique majeur" que sont les technologies quantiques. Iordanis Kerenidis, directeur de recherche CNRS à l'Institut de recherche en informatique fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) et directeur du Paris Centre for Quantum (En physique, un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit « quanta » au pluriel) représente la plus petite mesure indivisible, que ce soit celle de l'énergie, de la quantité...) Computing, est co-rapporteur de ce texte dévoilé le 9 janvier.

Comment se place la France, comparée à d'autres pays, sur la course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) au quantique ?

Iordanis Kerenidis : La France possède un grand vivier de scientifiques excellents qui travaillent sur les technologies quantiques depuis des années: elle est donc très bien placée par rapport à ses voisins européens sur le plan de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...). Ce qui manque, c'est une véritable synergie entre les académiques et les entreprises qui doivent travailler ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout »,...) pour créer des innovations concrètes et des cas d'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) industriels.


L'expérience BIARO est une expérience de mesure quantique à base d'atomes froids: l'objectif est d'obtenir une précision de mesure supérieure à celle obtenue par une méthode classique.

Pour cela, nous proposons de mettre en place un grand programme national comme il en existe déjà en Allemagne, en Angleterre (L’Angleterre (England en anglais) est l'une des quatre nations constitutives du Royaume-Uni. Elle est de loin la plus peuplée, avec 50 763 000 habitants (en 2006), qui...), aux Pays-Bas ou en Chine. Nous avons identifié trois hubs français qui possèdent une certaine masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) critique de scientifiques, ingénieurs, entrepreneurs travaillant sur les technologies quantiques: Paris, Saclay et Grenoble. Notre rapport conseille de les renforcer, surtout au niveau des ressources et de l'enseignement (L'enseignement (du latin "insignis", remarquable, marqué d'un signe, distingué) est une pratique d'éducation visant à développer les connaissances...) pour attirer et former la nouvelle génération de scientifiques et d'entrepreneurs.

Bien sûr, il est difficile de rester compétitifs face aux États-Unis qui profitent d'un fort investissement du secteur privé avec les GAFAM, comme Google (Google, Inc. est une société fondée le 7 septembre 1998 dans la Silicon Valley en Californie par Larry Page et Sergey Brin, auteurs du moteur de recherche Google. Depuis 2001, Eric Schmidt en est le PDG (CEO). La société compte...), qui investissent beaucoup sur les technologies quantiques. Mais il est important que l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent...), avec un soutien majeur de la France, développe ses propres technologies. Cela aussi pour des questions de souveraineté et d'indépendance. La technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) quantique offre un vrai potentiel de rupture et des avantages considérables pour découvrir des nouveaux matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.), mais aussi en pharmacologie, finance, énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), sciences environnementales et sécurisation des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) sensibles... Et ce n'est que la partie émergée de l'iceberg ! C'est maintenant qu'il faut agir pour ne pas rater cette grande opportunité.

Que pouvons nous attendre du quantique en terme d'innovation et de développement ?

I. K.: En France, nous développons des algorithmes quantiques et des environnements logiciels pour les utilisateurs finaux, et nous travaillons sur l'intégration de versions quantiques des accélérateurs de calcul (type GPU) dans les systèmes de calcul à haute performance (HPC). Notre pays a un vrai rôle de leader à jouer avec ses partenaires européens dans ce domaine. De même pour les communications quantiques, ces technologies exploitant les propriétés quantiques pour renforcer la sécurité (cryptage) ou l'efficacité des télécommunications (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance d’information avec des moyens électroniques. Ce terme est plus...), où la recherche française est de très haut niveau. Sur le matériel quantique, nous faisons aussi un grand effort sur les technologies à base de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) ou centrées sur les atomes froids Nos propositions dans ce rapport visent à accélérer les efforts importants déjà en cours en France pour que notre pays soit à l'avant-garde de ce virage technologique incontournable.

Vous êtes co-rapporteur, avec Paula Forteza, députée des Français de l'étranger, et Jean-Paul Herteman, ex-PDG de Safran, du rapport sur le quantique. Comment avez-vous procédé pour établir ce rapport ?

I. K.: Notre travail a commencé en mars 2019 avec la collaboration du Ministère de la Recherche, de l'Enseignement supérieur et de l'Innovation, du Ministère de l'Économie et des Finances, et du Ministère des Armées. Nous avons mené une série d'entretiens avec tous les acteurs de l'écosystème quantique français: des scientifiques, des industriels, des startups, des représentants d'organismes de recherche - comme Alain Schuhl, directeur général délégué à la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir...) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), ou Bruno Sportisse, PDG d'Inria - ainsi que des décideurs politiques. Cela nous a permis d'évaluer la place de la France dans ce domaine: nos points forts, bien sûr, mais aussi les possibilités d'actions pour passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à la vitesse (On distingue :) supérieure et ne pas rater ce tournant numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et...) majeur. Le rapport qui a été présenté le 9 janvier détaille de nombreuses propositions, mais nous avons pris le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) d'échanger avec les acteurs principaux pour vérifier qu'elles étaient bien accueillies et conformes aux attentes.


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) d'un ensemble de dispositifs type nano-SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) disposés en parallèle, tels qu'ils pourraient l'être dans un processeur (Le processeur, ou CPU (de l'anglais Central Processing Unit, « Unité centrale de traitement »), est le composant de l'ordinateur qui exécute les...) d'ordinateur quantique (Un ordinateur quantique (ou rarement calculateur quantique) repose sur des propriétés quantiques de la matière : superposition et intrication...).

Quelles sont vos principales recommandations ?

I. K.: Nous avons listé 37 propositions dans ce rapport public. Par exemple, nous croyons qu'un des défis majeurs est de mettre en oeuvre des applications réelles d'ici cinq ans, en utilisant des machines quantiques qui existent déjà et continueront à s'améliorer. Pour cela, nous proposons de mettre en place des projets qui regroupent tous les acteurs - scientifiques, organismes de recherche, industriels - pour identifier les cas d'usages industriels les plus prometteurs (dans les domaines de la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou...), la logistique (La logistique est l'activité qui a pour objet de gérer les flux physiques d'une organisation, mettant ainsi à disposition des ressources correspondant aux...) ou l'intelligence artificielle) et commencer dès maintenant à développer un environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels,...) de calcul capable de tirer le plus grand bénéfice des accélérateurs quantiques en développement en France (par exemple à base du silicium ou des atomes froids) ou en Europe. Nous voudrions aussi héberger en France, avec la collaboration de l'Allemagne et d'autres partenaires, une plateforme européenne de calcul quantique diversifiée, évolutive et accessible aux communautés scientifiques et industrielles. Nous proposons encore que la France renforce son rôle de leader sur les réseaux et communications quantiques qui seront indispensables pour la sécurité dans l'ère quantique.

Aujourd'hui, une dizaine de start-up existe en France dans ce domaine. Nous souhaitons en avoir une cinquantaine d'ici 5 ans en nous appuyant sur les leviers existants: les concours d'innovation, l'accompagnement de la BPIFrance, la loi Pacte qui facilite la mobilité des académiques vers le privé, etc.


Des physiciens de l'IM2NP (CNRS/Université Aix-Marseille) ont mis en évidence la possibilité de stocker un bit quantique, non pas sur un seul électron isolé, mais sur l'excitation localisée d'une soixantaine d'électrons interagissant fortement.

Il faut aussi consolider la partie formation: les experts sont rares aujourd'hui et la demande en techniciens, ingénieurs et chercheurs formés va s'accroitre. Nous proposons donc de créer des masters spécialisés et surtout d'ajouter des unités d'enseignement en algorithmique (L'algorithmique est l’ensemble des règles et des techniques qui sont impliquées dans la définition et la conception d'algorithmes, c'est à...) et cryptographie (La cryptographie est une des disciplines de la cryptologie s'attachant à protéger des messages (assurant confidentialité, authenticité et intégrité) en s'aidant souvent de secrets ou clés.) quantiques dans les masters et cycles d'ingénieurs existants.

Enfin, les technologies quantiques restent difficiles à comprendre et font émerger des questions complexes, notamment éthiques et environnementales, avec des retombées sociétales et économiques. Expliquer cette technologie, la rendre concrète (La concrète est une pâte plus ou moins dure obtenue après extraction d’une matière première fraîche d’origine végétale (fleurs, feuille) par solvants...) aux yeux du grand public est une des conditions sine qua none du succès de notre stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :).

En guise de conclusion, l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure...) est à l'optimisme, un optimisme pragmatique mais réel. La deuxième révolution quantique devrait bien voir le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le...) et il nous incombe, à nous tous, de la mener à bien.
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