La révolution quantique en marche

Métrologie, maintenance prédictive, contrôle non destructif, recherche & développement…, les applications du quantique pourraient arriver plus tôt que prévu.

Et si les capteurs quantiques étaient utilisables à court terme par les industriels ? Déjà testés en laboratoire, les premiers modèles vont arriver sur le marché, même s'il reste encore des questions de miniaturisation à régler. Selon Olivier Ezratty, consultant et auteur spécialisé en quantique, « il existe des opportunités pour les industriels à mettre des capteurs quantiques dans leurs offres car le marché va se déployer de plus en plus ». Témoin, l’industriel allemand Bosch crée une nouvelle entité spécialisée dans les capteurs quantiques. Son objectif : mutualiser les résultats de recherche du groupe dans ce domaine pour mieux les traduire en produits commerciaux.

Des applications en métrologie et maintenance prédictive

Le principe consiste à exploiter la très fine sensibilité des états quantiques de particules comme les électrons, les photons ou certains atomes pour réaliser des capteurs d’une précision jusqu’à 1 000 fois supérieure à celle des capteurs basés sur la technologie Mems (micro-électro-mechanical system).

Les capteurs quantiques peuvent trouver à court terme des applications, en particulier en métrologie et en maintenance prédictive. Leur petite taille et leur sensibilité autorisent les inspections les plus complexes et leur robustesse, des interventions en condition extrême (hautes températures, pression, radiations, etc.). Leur résolution spatiale est meilleure que le millimètre et leur sensibilité, inférieure au nanotesla.

Parmi les exemples d’applications des capteurs de dans quelques grands secteurs :

• le contrôle non destructif des pièces dans la métallurgie ;
• l'inspection des cuves de réacteur nucléaire, sans interrompre la production ;
• l'inspection d'espaces inaccessibles dans l'aéronautique, comme les trains d'atterrissage ;
• l'inspection des circuits à travers des surfaces dans l'électronique ;
• l'amélioration des systèmes de navigation des voitures autonomes, des drones, des robots et autres automatismes industriels.

1,8 milliard d'euros sur 5 ans

De grands donneurs d'ordre se mobilisent autour de l'informatique quantique, qui permet d'explorer des problèmes que les ordinateurs actuels sont incapables de résoudre. Engagé en janvier 2021, le plan quantique français prévoit un financement d'1,8 milliard d'euros sur 5 ans, notamment pour mettre au point des ordinateurs quantiques. Hébergée sur le site du CEA de Saclay, la plateforme nationale de calcul quantique vise à hybrider des ordinateurs quantiques à des supercalculateurs conventionnels, pour les mettre à disposition des chercheurs, industriels et militaires. « Pour aboutir à cette révolution du quantique, une nouvelle génération de concepteurs d'algorithmes et de développeurs va émerger », estime Olivier Erzatty.

De nombreux investissements sont attendus dans les équipes informatiques pour accélérer la R&D. Parmi les applications attendues de l’informatique quantique :

• l'optimisation de la sécurité et de la vitesse de traitement des algorithmes, dans l'intelligence artificielle ;
• la détection des fraudes fiscales et l'optimisation des prévisions financières ;
• la cartographie très fine des molécules, même les plus complexes, avec des applications pour les médicaments, la production d’engrais, l’élimination du dioxyde de carbone ;
• une meilleure analyse des données et la modélisation pour optimiser la logistique et la planification.

Le calcul quantique pour optimiser son organisation

Les grands constructeurs automobiles s'intéressent de près au sujet. Hyundai s’est rapproché d’une start-up américaine qui fabrique des processeurs quantiques pour réaliser de la simulation quantique des systèmes moléculaires complexes. Elle permettra de développer des algorithmes capables d’étudier au plus près les réactions chimiques du lithium impliquées dans le fonctionnement des batteries, afin de les rendre plus performantes et plus rapides à produire. Volkswagen utilisera le calcul quantique pour améliorer son organisation interne, par exemple, en maximisant le planning des ateliers de peintures dans ses usines.

La marine française devrait s’équiper de gravimètres basés sur une technologie quantique nouvelle génération, qui faciliteront notamment  la cartographie des océans avec une précision jamais atteinte et de faciliter l’orientation des navires militaires et civils. Le premier gravimètre doit être validé en mer en 2023 avant d’être livré à l’armée. D’ici à 2026-2027, quatre bâtiments de surface de la marine seront équipés de ce système.