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La « Physique quantique 2.0 » au cœur d’un nouveau Flagship européen

Pour asseoir sa position de leader dans le développement des technologies quantiques, l’Europe a proposé en 2016 la création d’un projet type ’Flagship’ pour fédérer les forces de recherche et de développement et accroître les connaissances, afin d’apporter de nouvelles avancées capables de transformer la science, l’industrie et la société.


Le domaine de la physique quantique et ses applications, longtemps concentré dans la sphère de la recherche académique, connaît depuis peu un engouement sans précédent, illustré en particulier par l’ampleur de l’investissement de grosses entreprises mondiales dans la quête de la sécurisation des données ou du futur ordinateur quantique. Dans ce contexte, l’Europe a proposé en 2016 la création d’un nouveau « Flagship » sur le thème des Quantum Technologies (ou ingénierie quantique), à grande échelle, via le « Quantum manifesto ». Ce manifeste européen qui a mobilisé des acteurs académiques, dont le CNRS, et des industriels du secteur, a été présenté lors d’un colloque à Amsterdam en mars 2016, pendant la présidence néerlandaise du conseil de l’UE. Il a réuni plus de 3400 signatures, avalisant ainsi le principe d’un Flagship ambitieux, structuré autour de 4 grands sous-domaines de la physique quantique : capteurs et métrologie, communication et cryptographie, simulation, et calcul. Financé à terme à hauteur d’un milliard d’euros, dont 300 à 500 millions de fonds publics européens, ce Flagship Ingénierie quantique sera lancé officiellement en 2018, dans le cadre du programme-cadre européen de recherche et d’innovation H2020. L’Europe entend ainsi se placer à l’avant-garde de la « seconde révolution quantique » à l’œuvre, fédérer les forces de recherche et de développement et accroître les connaissances, afin d’apporter de nouvelles avancées capables de transformer la science, l’industrie et la société. La communauté française sur ce domaine, qui regroupe notamment des acteurs de la recherche académique, dont le CNRS(1), et des industriels, s’est mobilisée dès juillet pour faire le point sur ses forces en rapport avec les thèmes de ce nouveau Flagship, aspirant ainsi à s’inscrire comme acteur majeur du projet.


La « seconde révolution quantique »

Cette mobilisation de grande ampleur trouve également son origine dans la rupture que la physique quantique a créée. Elle constitue en effet, avec la relativité, l’une des deux révolutions majeures de la physique du XXème siècle. Bien que cette théorie n’ait jamais été mise en défaut, que ses applications actuelles, maîtrisées, se multiplient, la signification de ses concepts fait toujours débat. Les découvertes fondamentales de la mécanique quantique, nées au XXe siècle des travaux de Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Dirac, Pauli, de Broglie entre autres, ont permis la compréhension des lois de la constitution de la matière. Elles ont conduit à des avancées technologiques qui ont révolutionné notre vie quotidienne, telles que le transistor, les microprocesseurs, les lasers, le GPS, etc. Les immenses progrès expérimentaux des dernières décennies ont ouvert l’accès à la manipulation des particules telles que des photons, des atomes ou des ions, que l’on a appris, depuis, à contrôler individuellement et collectivement. Il est alors devenu possible de les préparer et de les faire évoluer en utilisant les concepts de superposition d’états quantiques ou d’intrication, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles applications très prometteuses. Les capteurs, tels que les gyromètres, les gravimètres ou les horloges à atomes froids, fournissent déjà des outils ultra-sensibles. De même, des solutions aux problèmes inaccessibles aux supercalculateurs sont apportées grâce aux simulations pour la physique de systèmes formés d’un grand nombre d’objets quantiques en interaction, et les recherches sur l’ordinateur quantique s’intensifient. Encore inimaginables il y a 30 ans, ces technologies présument d’autres avancées à plus ou moins long terme, comme le haut niveau de sécurisation des communications à distance, bientôt réalisé grâce aux progrès réalisés en cryptographie quantique.


(1) Au CNRS, le Groupe de Recherche Ingénierie Quantique, des Aspects Fondamentaux aux Applications (GDR IQFA), soutenu par l’établissement, a pour mission de rassembler et de structurer la large communauté scientifique de l’Ingénierie Quantique. Voir à http://gdriqfa.unice.fr/



Pour en savoir plus :
  • « Avec la physique quantique, des technologies nouvelles pour le futur », par Michèle Leduc et Sébastien Tanzilli, dans Les Reflets de la Physique n°51, décembre 2016, pp. 28-33.