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Le Plan Quantique National : contexte, attentes et réalisations
Les technologies quantiques sont la promesse de bouleversements majeurs dans les domaines de l'informatique et des communications. Mais les défis scientifiques et technologiques de leur déploiement à grande échelle sont encore importants. Il est difficile pour les décideurs publics, les utilisateurs, les investisseurs, les professionnels et le public d'anticiper quand ils se produiront.
Ceci est d'une importance capitale pour les entreprises afin de rester compétitives ou pour les gouvernements afin de positionner leur pays dans cette course technologique. Si certains dispositifs quantiques sont déjà utilisés avec un impact pratique, par exemple des microscopes sophistiqués, d'autres technologies mettront des années voire des décennies à atteindre les marchés.
Mais la situation évolue rapidement. Aujourd'hui les startups du quantique, pour les plus matures, évoquent déjà produits, clients et surtout proof of concept. Les cabinets de conseil évaluent les marchés futurs dont la taille ne cesse d'augmenter. L'horizon quantique se rapproche, les réalisations pratiques importantes n'étant plus très éloignées. C'est le début de la reconnaissance du marché, pour un secteur dont l'impact est évalué lentement mais minutieusement.
Les grands fournisseurs et l'engouement autour des exploits potentiels du quantique ont élevé les technologies quantiques au rang de secteurs stratégiques pour les pays développés. La plupart des gouvernements ont lancé leurs plans nationaux quantiques, à commencer par Singapour, le Royaume-Uni, la Chine, les États-Unis, l'Allemagne, le Japon, l'Australie, la France, la Russie, Israël, Taïwan, l'Inde puis les Pays-Bas.
La stratégie nationale d’accélération quantique
Le plan annoncé par le gouvernement, début 2021, vise à enrichir et affirmer les capacités de la France sur le plan scientifique et technologique, mais aussi dans la maîtrise des chaînes de valeur industrielles, le développement du capital humain et l’anticipation des besoins de compétences pour les marchés du quantique qui devrait permettre de pérenniser la souveraineté française sur ces technologies.
Pour ce faire, ce sont 1 815M€ sur 5 ans, dont 1 032M€ de financements publics nationaux, 238M€ de financements européens et 545M€ de financements privés qui sont débloqués pour les différents acteurs de l'écosystème. Le financement public de 1 032M€ doit couvrir le cycle complet de l’innovation allant de la recherche au développement industriel et prendre en charge le transfert de technologie.
Il s'agit de produire les technologies clés, avec les avantages industriels et économiques qui en découlent et s’assurer que les technologies acquises puissent être déployées en garantissant la sécurité des usagers.
La France dispose d’atouts importants pour devenir l’une des premières nations à réaliser l’exploit de développer un ordinateur quantique universel : l’excellence de sa recherche fondamentale en physique et en informatique (CNRS, INRIA, CEA), ainsi que sa recherche technologique et industrielle (Atos, STMicro, AirLiquide), notamment dans les domaines de la microélectronique, des supercalculateurs et des technologies habilitantes.
Qu’est-ce que l’informatique quantique ?
L’informatique quantique désigne le vaste domaine de l'utilisation de la physique quantique pour trouver des solutions à divers problèmes informatiques. Il comprend différents paradigmes informatiques tels que le calcul par circuit quantique, le recuit quantique ou la simulation quantique.
L'objectif principal de l'informatique quantique est de résoudre des problèmes complexes qui sont et resteront inaccessibles aux ordinateurs classiques. Par exemple, l'optimisation du trajet d’une voiture est un problème facilement abordable par un ordinateur classique, mais lorsqu’il s’agit d’optimiser les trajets de plusieurs centaines de véhicules les capacités d’un ordinateur classique sont largement dépassées. Cela se produit plus généralement lorsque les solutions de ces problèmes ont une échelle exponentielle en termes de temps de calcul sur les machines classiques.
Ce thème du calcul quantique est placé au centre de la stratégie française. En effet, 352M€ sont alloués pour développer et diffuser l’usage des simulateurs et calculateurs « NISQ » (Noisy Intermediate Scale Quantum), qui sont devenus une réalité en attendant l’ordinateur quantique « LSQ » (Large Scale Quantum) capable de passer à l’échelle.
Les applications : impacts sociaux et économiques
L’engagement de la France dans le quantique est à la hauteur de l’avantage compétitif qu’offrent ces technologies sur des problématiques sociales et économiques.
Dans le domaine de la santé, les ordinateurs quantiques constituent un outil puissant de simulation de molécules pour créer ou découvrir de nouveaux traitements et accélérer les processus de développement de médicaments. La simulation de molécules pourrait aussi s'avérer utile pour la lutte contre le réchauffement climatique car elle permettrait d'accélérer la transformation du CO2 en une molécule plus complexe.
La compatibilité des ordinateurs quantiques à résoudre les problèmes d’optimisation lui ouvre un champ presque infini de possibilités d’application comme trouver un emplacement optimal pour un parc éolien ou solaire en fonction de la demande et la disponibilité des ressources, ou encore fournir aux conducteurs des itinéraires équilibrés, ce qui permettrait d’obtenir une circulation plus fluide, des trajets plus efficaces et même une réduction de la pollution.
Enfin, c’est le secteur de la Défense qui pourrait aussi bénéficier d’un avantage notoire avec la cryptographie post-quantique ou encore l’interception des signaux électromagnétiques utilisés pour les communications robustes.
Un an après le financement quantique européen, qu’en est-il ?
Le plan de financement quantique est en marche et une bonne partie de ses composantes sont lancées.
Le 4 mars, lors du lancement du Programme et Equipements Prioritaires de Recherche (PEPR) Quantique, doté de 150M€, 10 projets ciblés ont été annoncés sur des thématiques prioritaires comme les qubits solides et à atomes froids ainsi que les logiciels.
L’initiative HPCQS visant à créer une infrastructure hybride « HPC + Quantique » européenne, a choisi la France et l'Allemagne (GENCI/Centre de Recherche de Jülich) pour réaliser en 2023 le premier ordinateur européen intégrant un accélérateur quantique d’au moins 100 qubits. C’est la startup française Pasqal et le géant Atos qui fourniront l'accélérateur quantique et le supercalculateur associé. Une réalisation qui s’inscrit dans l’un des piliers du plan quantique national que sont les NISQ.
Côté formation, une expérimentation sur Paris, Saclay et Grenoble a été lancée en septembre 2021 avec 3M€ et étendue à partir de l’année scolaire 2022 avec un budget total sur 5 ans de 61M€. Il s’agit essentiellement d’élargir l’offre de formation en masters et en doctorats en technologies quantiques dans les Universités et Grandes Écoles du secteur public, allant de la physique à l’informatique quantique sous toutes ses formes.
De plus, le volet formation du plan quantique disposera de financements additionnels liés au plan France 2030, qui avait été annoncé le 12 octobre 2021 par le Président de la République.
Les évènements à venir dans le quantique
Quantum Innovation 2022, le symposium international sur la science, la technologie et l'innovation quantique, se tiendra du 28 au 30 novembre 2022 en virtuel. Les sujets abordés couvrent les dernières réalisations, tendances et besoins en matière de science et de technologie quantiques, notamment l'informatique quantique, la détection quantique, la cryptographie quantique et la communication quantique. L'entrée est gratuite. Une réservation est requise.
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