Depuis quelques années, la compétition s'est intensifiée et rester dans le peloton de tête est devenu un objectif pour la France qui forme d'excellents chercheurs dans le domaine du quantique. Avec des investissements publics et privés, le pays espère être dans le trio de tête mondial d'ici 5 ans.

Le quantique, un domaine dans lequel la France n'est pas mal placée, mais doit continuer d'investir
Le quantique, un domaine dans lequel la France n'est pas mal placée, mais doit continuer d'investir © Getty / koto_feja

Prendre la crise sanitaire actuelle en exemple et tenter de remonter la pente... En annonçant un plan quinquennal pour booster le quantique, un secteur "critique", Emmanuel Macron entend remettre le pays au coeur du paysage international. Autrement dit, développer un écosystème complet autour du quantique, rapprocher les différents acteurs, qu'ils soient publics ou privés, innovants comme les start-up ou aptes à mettre en production à grande échelle comme les grands groupes. La France qui forme d'excellents chercheurs doit soutenir ses start-up, lesquelles doivent grandir, pour ensuite que des industriels développent à grande échelle les inventions nées en laboratoire. "Le modèle est connu" souligne un chercheur. "C'est comme ça qu'est né le premier vaccin. La start-up BioNtech, créée par deux chercheurs issus du fondamental, a grandi puis est allée voir Pfizer pour la production à grande échelle" ajoute t-il. 

Une enveloppe destinée à 5 secteurs

L'enveloppe annoncée par le président de la République est la somme d'investissements publics et privés. L'État apportera 1,050 milliard d'euros, pour moitié via des crédits du quatrième programme d'Investissement d'Avenir et pour l'autre moitié via des crédits des Établissements de recherche (CNRS, INRIA, CEA). Les industriels, l'Europe sont censés apporter le complément.

L'ordinateur quantique, le graal dont personne ne sait s'il sera un jour atteint, n'est pas le seul domaine financé (430 millions). Le secteur des machines intermédiaires se verra allouer 350 millions d'euros, les capteurs 250 millions d'euros, la cryptographie 150 millions d'euros, les communications quantiques 320 millions d'euros et les technologies annexes (dont la cryogénie) 300 millions d'euros.

Vers la résolution de problèmes complexes

L'ordinateur quantique est l'objet qui fait le plus fantasmer le grand public. "On en rêve depuis 20 ans et on ne sait pas s'il marchera un jour" rappelle le spécialiste de mécanique quantique Alain Aspect. Il est basé sur un principe clé de la physique quantique : la superposition qui veut qu'un objet puisse avoir deux états en même temps. Comme si une pièce de monnaie pouvait être à la fois pile ET face.  En attendant cet ordinateur "parfait", il y a déjà beaucoup à faire sur l'ordinateur quantique imparfait "Noisy intermediate scale quantum computers", de taille intermédiaire, bruité, donc imparfait, qui permettrait de résoudre des problèmes aujourd'hui insolubles même par les supers calculateurs. Ce sont des problèmes d'optimisation, comme par exemple celui du représentant de commerce détaille Alain Aspect : "un voyageur de commerce doit visiter 20 villes et il doit trouver le trajet le plus court. C'est un problème difficile. Quand vous augmentez le nombre de ville, 30 ou 40, le temps de calcul pour chercher la meilleure trajectoire croit exponentiellement. C'est à dire tellement vite qu'on sait que pour 30 villes, aucun ordinateur existant n'est capable de le calculer". Ces problèmes d'optimisation, il en existe beaucoup. La gestion optimisée de l'énergie en est un autre. Il s'agit, face à la multiplication des sources d'énergies et la diversité de la demande (recharger sa voiture électrique, fournir du courant lors d'un épisode météo particulièrement froid) d'optimiser l'utilisation du nucléaire, du solaire, des éoliennes et le tout en temps réel. Encore un problème qu'on ne sait pas aujourd'hui résoudre.

Des applications futures en santé

Dans le domaine de la santé, une application est la modélisation de l'interaction moléculaire. Prédire quelle sera la réaction d'une molécule, c'est encore hors de portée d'un ordinateur actuelle. Xavier Vasques, directeur du centre technologique d'IBM explique qu'on n'arrive toujours pas à prédire le comportement de la caféine, une molécule simple de 23 atomes, qui est régit par des équations. "C'est à la fois une question de rapidité de calcul, puisqu'il s'agit de remplacer des calculs qui prendraient des années et des années, et la possibilité de résoudre des problèmes qui résistent aux ordinateurs classiques" précise t-il. Dans la finance, "les apports concerneront l'optimisation de portefeuille : évaluer les gains et les pertes en tenant compte de nombreuses hypothèses" continue t-il.    

IBM s'est doté d'une feuille de route, et prévoit d'atteindre un volume quantique, a développé 130 partenariats dans le monde entier avec le monde académique, mais aussi les industriels ou les PME. À Montpellier, par exemple, en lien avec l'université, il s'agit de former des thésards et de renforcer les liens avec les industriels. Parmi les autres industriels qui devraient bénéficier des investissements annoncés par le gouvernement : ATOS, spécialiste des supercalculateurs qui s'est associé l'an passé avec Pasqal la start up créée par Antoine Broaweys, l'un des élèves d'Alain Aspect, chercheur au CNRS et professeur à Polytechnique. Leur projet : développer un accélérateur quantique pour les systèmes de calcul haute performance (HPC). Il faut pour cela maitriser la technologie des atomes froids et c'est là qu'entrent en jeu un spécialiste mondial du froid Air Liquide, lui aussi bénéficiaire du plan stratégique.

Quant au premier maillon de la chaine (la recherche fondamentale), il est prévu de financer 100 thèses, 50 contrats post doctoraux et une dizaine de postes pour chercheurs seniors. C'est une des clés de la réussite : savoir garder sur notre territoire les meilleurs étudiants formés et éviter une fuite des cerveaux. Pour cela, la recette est connue : leur offrir un salaire attractif, plus attractif et de meilleures conditions, c'est à dire une équipe et un laboratoire équipé. Si les différents acteurs, publics et privés parviennent à jouer collectif, alors on pourra progresser selon Alain Aspect. 

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