«Personne ne comprend vraiment la physique quantique», avait un jour reconnu Richard Feynman, un des pionniers de cette discipline. C’est dire la difficulté de cerner tout le potentiel de cette science, qui nous a valu un Nobel et figure parmi les priorités de France 2030, le plan d’investissement d’avenir destiné à faire émerger des champions bleu-blanc-rouge. Trois ans après avoir misé près de 2 milliards d’euros dans cette innovation, le gouvernement lui consacre une journée nationale, ce mercredi 6 mars. Sur quoi repose donc cette nouvelle technologie, qu’on dit révolutionnaire ? Et quelles sont ses promesses ? Réponses de Julien Bobroff, physicien, professeur à l’université Paris-Saclay et auteur de «Bienvenue dans la nouvelle révolution quantique» (Flammarion), un passionnant essai consacré à ce virage scientifique.
Capital : Qu’y a-t-il de révolutionnaire dans les technologies quantiques ?
Julien Bobroff : Depuis qu’elle a émergé, voilà déjà plus d’un siècle, la physique quantique a bouleversé notre compréhension de l’univers. Cette discipline, qui décrit le comportement des objets à l’échelle de l’infiniment petit, celle des atomes, des électrons et des photons, a de nombreuses applications. Certaines ont d’ailleurs chamboulé l’électronique dès les années cinquante, en menant à toute une série d’innovations, du transistor au laser, en passant par les diodes électroluminescentes, les fameuses LED. Aujourd’hui, nous abordons une deuxième étape, qui ne consacre pas forcément de nouvelles théories, mais concrétise un savoir-faire. Les chercheurs parviennent enfin à contrôler les photons et les atomes un par un. Ils peuvent les manipuler à l’envi mais aussi exploiter leur intrication, une étrange propriété qui permet de lier le destin de plusieurs particules, même à distance. Bien appliquée, cette propriété autorise de nouvelles façons de calculer, de mesurer et, même, de communiquer.
Sur quelles innovations concrètes pourrait-elle donc déboucher ?
Plusieurs champs d’application émergent. Les premiers, ce sont les capteurs, ces dispositifs destinés à sonder leur environnement pour détecter certains signaux ou mesurer diverses grandeurs. En ouvrant les portes de l’infiniment petit, les sondes quantiques pourraient détecter d’infimes variations que l’on ne parvenait pas à déceler jusqu’ici. En géologie par exemple, on envisage déjà de concevoir des capteurs quantiques pour prédire les éruptions volcaniques ou les séismes. Dans le secteur de la défense, des industriels mettent au point des dispositifs de navigation permettant de se géolocaliser en se passant de GPS, qui peut faire l’objet de brouillage en temps de conflit. Les radars pourraient aussi atteindre des niveaux de précision inégalés.
Des experts évoquent aussi des progrès dans le domaine de l’imagerie.
C’est effectivement un deuxième champ d’application. Je ne serais pas surpris que le quantique accouche d’un appareil photo révolutionnaire. Grâce à l’intrication des photons, on va pouvoir prendre des photos en relief et même filmer derrière les murs. Des progrès sont aussi à prévoir dans le domaine de l’imagerie médicale. Au moyen de minuscules diamants, des chercheurs sont en train de mettre au point la nano-IRM, une nouvelle technique d’imagerie médicale qui pourrait porter la précision d’exploration du corps humain à l’échelle de la cellule. Mais je n’oublie pas une troisième application, qui touche aux réseaux de télécommunication. La physique quantique va permettre de les sécuriser jusqu’à les rendre quasi-inviolables.
Et l’ordinateur quantique ?
J’y viens. Cette machine est encore très balbutiante et est encore très loin d’être fiable. Se focaliser sur cette seule technologie serait donc à mon sens prendre un gros risque, même si elle porte de nombreux espoirs. L’ordinateur quantique pourrait à terme s’avérer très performant, par exemple pour trouver une aiguille dans une botte de foin, en d’autres termes pour fouiller dans de vastes bases de données. Je crois aussi beaucoup dans ses capacités de simulation, pour tester de nouveaux procédés. Préparer une réaction chimique ou inventer des matériaux aux propriétés électriques sur mesure, par exemple, ce sont des choses que les ordinateurs traditionnels ne parviennent pas à faire. Mais l’ordinateur quantique n’est pas la panacée. Dire, comme j’ai pu parfois l’entendre qu’il allait nous aider à résoudre le réchauffement climatique par exemple, me paraît très survendu.
Ses capacités de calculs inédites sont pourtant souvent mises en avant…
Des algorithmes quantiques pourraient effectivement résoudre certains problèmes mathématiques de façon beaucoup plus efficace que des algorithmes traditionnels. C’est le cas notamment de la décomposition d’un grand nombre en ses facteurs premiers. Cet exploit n’a rien d’anodin car la plupart des codes secrets courants sur Internet se fondent sur le fameux chiffrement «RSA», qui doit justement sa solidité à l’incapacité de nos ordinateurs actuels d’effectuer cette décomposition !
Nos mots de passe et autres codes bancaires seraient donc à la merci des hackers ?
Rassurez-vous, la situation est sous contrôle. Alors que la recette est connue depuis plus de 25 ans, en pratique, l’ordinateur quantique le plus performant n’a à ce jour réussi à trouver que 15 égale 5 fois 3. Quand bien même des avancées technologiques permettraient un jour d’achever cet exploit, des mathématiciens ont déjà trouvé la parade en mettant au point des méthodes de cryptage inviolables, même par des ordinateurs quantiques performants.
Quelle est la place de la France dans tous ces développements ?
Notre recherche universitaire est excellente. Des laboratoires comme le LKB à Paris, l’Institut d’optique (IOGS) ou le Service de physique de l’état condensé (Spec) à Saclay, ou encore le pôle grenoblois autour du CEA figurent parmi les leaders mondiaux. Nous figurons parmi les pionniers dans la conception de microprocesseurs supraconducteurs, d'ordinateurs à atomes neutres, quantiques, ou dans la manipulation de la lumière à l'échelle du photon. Plusieurs de nos chercheurs se sont d’ailleurs reconvertis en chef d’entreprise en créant leur propre start-up. Certaines, comme Pasqal, Quandela et Siquance, sont déjà de vraies pépites. C’est au niveau des grandes entreprises que le bât blesse. Les grands groupes français ne sont pas à la hauteur des investissements de leurs compétiteurs à l'étranger et cela ne fait que confirmer leur désengagement dans la recherche fondamentale depuis 50 ans.
La stratégie française, amorcée il y a trois ans dans le quantique, vous paraît-elle efficace ?
Le plan français inclut 1,8 milliard d’euros d’investissement, dont un peu plus d’un milliard apporté par l’Etat. Cela reste sans commune mesure avec les milliards injectés par des poids lourd comme Google ou IBM, mais ce n’est pas tant l’argent qui fait défaut que la manière de le dépenser qui nous handicape. Entre le moment où un plan est annoncé et le moment où le laboratoire peut enfin dépenser l’argent, il s’écoule au bas mot un an. Notre lourdeur administrative et l’extrême centralisation de notre système bloquent trop longtemps la machine. On gaspille beaucoup d’énergie dans des réunions pour décider qui recevra combien. Et on perd un temps très précieux.
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