Depuis plusieurs années déjà, la France prend part à une course contre la montre pour le développement des technologies quantiques. Si l’on prend en compte l’importance stratégique de ce domaine pour la sécurité et la souveraineté du pays, il convient de suivre de près les évolutions de ce domaine en France.
L’informatique quantique et ses enjeux
La France possède d’indéniables atouts dans la recherche en informatique quantique, domaine considéré comme stratégique. Et ce, malgré qu’il n’ait pas encore dépassé le stade de la recherche fondamentale. En effet, ses futures applications pourront permettre des innovations de rupture, y compris dans des secteurs sensibles aux États. Ces derniers considèrent ainsi l’informatique quantique comme un important enjeu de souveraineté et de sécurité.
L’informatique quantique est d’abord un sous-domaine parmi de nombreux autres de la physique quantique. Cet univers quantique se caractérise par son échelle, très différente de la physique et de la mécanique classiques. Le quantique est en fait le monde du très, très petit. Ainsi, on parle de physique quantique à l’échelle atomique, et subatomique (en-dessous de l’atome). À ces niveaux, les lois physique et mécaniques diffèrent complètement et ne sont plus valables. Elles sont remplacées par les lois quantiques.
L’informatique quantique est donc la transposition de ces lois particulières au domaine informatique. Deux de ces dernières sont particulièrement importantes. La première est celle de la superposition, qui permet à une particule (atome ou autre) d’avoir deux états physiques différents et néanmoins simultanés. De la sorte, alors que l’informatique classique fonctionne avec des suites binaires composées de 0 et de 1, les bits, les q-bits quantiques peuvent être 0 et 1 en même temps. Ces derniers peuvent également se combiner (on appelle cela l’intrication), et devenir interdépendants. Ces lois particulières laissent entrevoir une puissance de calcul inimaginable pour un ordinateur classique, suivant le principe de doublement de la puissance d’un calculateur quantique à chaque qbit ajouté. Il s’agit bien d’une technologie de rupture, à même de bouleverser des pans entiers d’une économie dépendant de plus en plus sur le numérique, et donc la puissance calcul.
Les applications possibles de l’informatique quantique sont nombreuses, et touchent des secteurs variés, dont certains sont éminemment stratégiques pour les États. Grâce aux capacités de calcul extraordinaires des calculateurs quantiques, la technologie quantique constituera un levier très efficace de performance et un outil d’optimisation des ressources. Et ce, aussi bien dans la navigation, la sismologie, la finance ou encore la pharmacie pour ne citer que quelques secteurs. De façon transversale, elle promet des progrès considérables dans l’intelligence artificielle, en démultipliant les capacités de machine learning.
Les communications, stratégiques en essence pour les États et les organisations, aussi bien pour le renseignement que pour la société dans son ensemble seront aussi bouleversées par l’informatique quantique. Aujourd’hui par exemple, la société sud-coréenne SK Telecom, qui déploie le réseau 5G à travers la Suisse, a racheté la société ID Quantique, dans le but d’utiliser le savoir-faire de l’entreprise helvétique pour sécuriser le nouveau réseau 5G. L’Union Européenne souhaite de son côté se doter dans le futur d’une infrastructure de télécommunications quantiques, afin d’augmenter la sécurité de domaine-clés (infrastructures énergétiques, financières, soins de santé).
Pour ce qui est du renseignement, l’informatique quantique permettra d’atteindre un niveau de chiffrement bien supérieur à celui permis par les ordinateurs actuels. Le revers de la médaille étant qu’elle ouvrira aussi la voie à une nouvelle puissance de décryptage. Les rapports de force actuels en termes de sécurité informatique seront donc amenés à évoluer vers un plan différent, caractérisé par la capacité matérielle en puissance de calcul.
Mais avant d’en arriver à des applications concrètes, il faut être capable de produire des qbits en nombre suffisants. C’est à quoi s’attellent un grand nombre de sociétés et de centres de recherches à travers le monde, encouragés par leurs autorités nationales respectives. En France, le projet de « Campus Cyber » s’inscrit notamment dans cette optique, car le potentiel de l’informatique quantique rend les recherches sur le sujet cruciales sur le plan de la souveraineté et de la sécurité nationale, considérant l’avance dans ce domaine prise par d’autres nations.
Trois concurrents, une même volonté mais des moyens inégaux
Dans la course au calculateur quantique se détachent trois acteurs. Plusieurs pays, au premier rang desquels la France, sont engagés dans la compétition contre la Chine et les États-Unis.
Avec le Royaume-Uni et l’Allemagne, la France est un des leaders de la recherche quantique en Europe. Ces trois pays rassemblent presque la moitié de son écosystème : laboratoires, start-ups et fonds d’investissement. La France bénéficie d’une pépinière de chercheurs dans ce domaine, qui lui a même permis d’être pionnière dans certaines technologies liées. Ces chercheurs sont regroupés dans des pôles d’excellence, au sein de l’Université Paris-Saclay, et à Grenoble avec le Projet Quantum Silicon. Déjà dynamique, la recherche française devrait bénéficier d’un plus grand soutien public à court terme. Ce soutien, resté jusqu’à aujourd’hui épars, a été le thème d’un rapport remis au premier ministre en janvier. Les six recommandations de ce document doivent servir de base pour le lancement d’un véritable plan quantique qui devrait voir le jour courant 2020. L’Etat français témoigne ainsi de sa volonté de soutenir un secteur à haute valeur ajoutée et stratégique. Il a néanmoins été plus lent que l’Union Européenne sur le sujet.
Cette dernière a lancé dès 2017 le programme Quantum Technology Flagship, avec un milliard d’euros de budget sur dix ans. Il est devenu effectif à la fin 2018, lorsque ont été annoncés les 22 projets sélectionnés pour bénéficier de ce financement. Seuls trois d’entre eux concernent le calcul quantique, tandis que sept portent sur la communication quantique et la sécurisation des télécoms. Or, si la France est impliquée dans ces projets, elle n’en dirige aucun, alors que ce sont les domaines de recherche aux applications les plus stratégiques. Sa présence est à peine plus affirmée parmi les projets financés par le Conseil Européen de la Recherche (CER/SER) au titre du programme Synergy Grant. Le centre de recherche grenoblois est ainsi à la tête du projet de processeur quantique QuQube. Il s’agit de l’unique projet financé par le CER portant sur l’informatique quantique.
La politique de l’Union Européenne en matière d’investissements de recherche obéit à une logique d’équilibre entre les pays-membres. Mais chacun d’entre eux n’a pas forcément les mêmes intérêts ni les mêmes domaines de prédilection. La France doit donc composer avec ses partenaires, et ne peut imposer ses priorités à l’échelle européenne. Une politique nationale de soutien à la recherche quantique pourra compléter les efforts, car ce double soutien est plus que nécessaire afin de ne pas être marginalisés par les deux géants mondiaux de la recherche quantique.
La domination des Etats-Unis et de la Chine
Dans la course mondiale au quantique, deux pays se détachent et se disputent la première place. C’est d’abord les Etats-Unis, les premiers à s’être jetés dans l’aventure. Le pays peut compter sur ses mastodontes de la haute technologie, les Big tech. En tête de file, Google a récemment annoncé avoir atteint la suprématie quantique, c’est-à-dire le stade où un calculateur quantique effectue des tâches irréalisables pour un ordinateur classique. Une information presque aussitôt démentie par son grand rival IBM, lui aussi à la poursuite du supercalculateur, tout comme Intel et Microsoft, ainsi que la société moins connue D-Wave Systems. Pourtant, celle-ci travaille notamment avec la NASA et Lockheed Martin, premier fabricant d’armes américain. Ces grands groupes, à côté desquels les champions européens apparaissent bien petits, sont la partie immergée d’un vaste écosystème. La recherche et le développement des technologies quantiques ont d’ailleurs été érigées en priorité nationale par le National Quantum Initiative Act adopté fin 2018. Il s’agit “d’assurer la continuité du leadership des Etats-Unis dans la science de l’informatique quantique et ses applications technologiques”, au bénéfice de “l’économie et de la sécurité du pays”. Cette loi est promulguée alors que la recherche américaine perd du terrain face à sa concurrente chinoise.
La Chine a lancé ces dernières années une série d’initiatives, notamment portées par ses propres géants de la technologie, les BATX (Baidu, Alibaba, Tencent et Xiaomi, auxquels s’ajoute Huawei. On peut citer les 15 milliards de dollars qu’investit Alibaba dans l’intelligence artificielle, la fintech et la recherche quantique. Ces mastodontes technologiques et financiers travaillent étroitement avec les institutions. D’ailleurs, le domaine public y est particulièrement dynamique, avec la mise sur pied en 2017 du National Laboratory for Quantum Innovation. Il ne s’agit ni plus ni moins du plus grand centre de recherche au monde dans ce domaine. Les travaux de ce laboratoire sont d’abord destinés à l’armée chinoise. Les effets de cette politique volontariste et bénéficiant de moyens généreux ne se sont pas fait attendre. A titre d’exemple, début janvier, les autorités du pays ont annoncé avoir réussi à réaliser une transmission quantique entre un satellite et un centre spatial. Ni les Américains, ni les Européens n’y sont parvenus à ce jour, donnant du crédit à l’ambition chinoise de prendre la place de leader dans la course au quantique.
Dans cette compétition acharnée, les Français et les Européens ne partent pas favoris. Est-ce que leurs efforts et le réveil français tardif suffiront à ne serait-ce que ne pas se laisser distancer ? L’enjeu est considérable, et les moyens fournis ne semblent pas à la hauteur. La place de l’Europe dans les technologies de demain en dépend pourtant.
Luc SAWAYA