Quantique et souveraineté européenne avec Olivier Ezratty

Pouvez-vous nous expliquer quelles sont les différentes technologies quantiques qui existent aujourd’hui ? N’avons-nous pas tendance à tout réduire à l’ordinateur quantique ?

On a effectivement tendance à tout réduire à l’ordinateur quantique, alors que ce n’est qu’une déclinaison parmi d’autres des technologies quantiques. Tout dépend de l’objet dont on parle, la physique quantique est une discipline scientifique et les technologies quantiques en sont des applications concrètes. Il en existe cinq grandes familles, dont quatre restent beaucoup moins connues que l’ordinateur quantique. Ce vocabulaire polysémique entretient une certaine confusion dans le grand public.

Les capteurs quantiques forment la première de ces familles méconnues. Ils exploitent les propriétés quantiques pour mesurer des grandeurs physiques courantes (magnétisme, température, pression, champ électromagnétique, gravité) avec une précision bien supérieure aux capteurs classiques. En combinant plusieurs capteurs, on peut même mesurer simultanément plusieurs propriétés physiques pour une précision encore plus grande. Ces systèmes permettent par exemple de détecter des variations sous le sol pour repérer du pétrole, de l’eau ou des cavités. Certains acteurs chinois affirment même avoir conçu des radars quantiques fonctionnels. Le sujet est stratégique, notamment en raison de son caractère dual et de ses usages dans le monde de la défense.

La cryptographie quantique constitue la deuxième famille. Contrairement à une idée reçue, elle ne repose pas sur un logiciel exécuté sur un ordinateur quantique, mais sur les télécoms, c’est-à-dire sur des équipements physiques spécifiques, placés aux deux extrémités d’une fibre optique classique, qui envoient une lumière aux propriétés quantiques particulières. Celle-ci permet de générer des clés de chiffrement symétriques aléatoires mais identiques aux deux bouts. En théorie, toute interception de cette clé au milieu de la fibre serait techniquement détectable. Une fois la clé sécurisée, la donnée chiffrée peut ensuite circuler de façon tout à fait classique, y compris par satellite ou sur une liaison de télécommunication classique.

Il faut distinguer cette cryptographie quantique de la cryptographie post-quantique (PQC), qui n’a rien de quantique. Elle repose sur des protocoles mathématiques classiques, exécutables sur les ordinateurs et téléphones actuels, conçus pour résister à un futur ordinateur quantique. D’un côté, donc, des technologies quantiques non informatiques, de l’autre, des technologies classiques pensées pour résister au calcul quantique.

La troisième famille est composée des réseaux quantiques, une variante des télécoms. Développés notamment dans le cadre du projet européen EuroQCI, ils visent à relier quantiquement, par fibre optique ou satellite, des ordinateurs ou des capteurs quantiques entre eux. Relier deux ordinateurs classiques démultiplie leur puissance. Relier quantiquement deux ordinateurs quantiques démultiplie cette puissance de façon exponentielle, en fonction du nombre de qubits. Relier deux machines de 50 qubits équivaut ainsi, en théorie, à créer un système virtuellement bien plus puissant que la simple somme des deux. Tout du moins, en théorie.

Enfin, la matière quantique constitue la dernière famille, il s’agit d’une recherche fondamentale sur de nouveaux matériaux exploitant des propriétés quantiques à l’échelle des électrons et des atomes, parfois à très basse température. Son cas d’usage le plus courant consiste à concevoir des batteries plus efficaces qu’aujourd’hui.

On évoque souvent la seconde révolution quantique. Qu’est-ce qui la caractérise scientifiquement et quelle est la véritable vocation de l’ordinateur quantique ?

La physique quantique, née au début du XXe siècle, décrit le comportement de la matière à l’échelle nanoscopique, la manière dont les atomes, les électrons et les photons interagissent entre eux. En 2003, dans la préface d’un ouvrage de physique, Alain Aspect a décrit ce qu’il appelle la « seconde révolution quantique ». Son point de départ est que les objets numériques que nous utilisons chaque jour (transistors, écrans LCD) sont déjà des objets quantiques, mais relevant de la physique quantique du XXe siècle, qui manipule collectivement des milliards de photons et d’électrons à la fois. La seconde révolution quantique, elle, exploite les principes de superposition et d’intrication, ainsi que la capacité de contrôler des objets quantiques individuels. La start-up française Pasqal sait ainsi contrôler des atomes individuellement à l’aide de lasers. Quandela sait générer et contrôler des photons individuels, ces grains de lumière élémentaires à très faible énergie. Et Quobly, à Grenoble, contrôle des électrons individuels dans des semiconducteurs.

Il est essentiel de circonscrire ce que l’ordinateur quantique peut réellement faire, pour ne pas y voir une révolution globale qui remplacerait l’IA, les grands modèles de langage (LLM), les e-mails, les bases de données ou les logiciels de gestion d’entreprise (ERP). Sa vocation unique est de résoudre certaines classes de problèmes complexes que nous ne savons pas traiter classiquement, soit pour les résoudre plus vite, soit pour faire mieux en améliorant la qualité et la précision des résultats. Par exemple, dans le cadre de l’apprentissage supervisé en IA, les algorithmes quantiques permettraient d’utiliser beaucoup moins de données d’entraînement.

Au-delà de la recherche fondamentale, quels marchés applicatifs se dessinent pour l’informatique quantique ?

Au niveau des marchés applicatifs commerciaux, trois grandes catégories d’acteurs se dessinent au-delà de la recherche fondamentale :

• Les services d’optimisation des processus logistiques et de transport, issus de la collaboration entre les chercheurs académiques en physique fondamentale et les entreprises privées qui les financent, afin de gérer et fluidifier les flux complexes de données et de marchandises.
• Les services financiers et les banques, qui ont besoin de traiter des données multidimensionnelles complexes pour maximiser les gains, minimiser les pertes et détecter les fraudes.
• Les énergéticiens, confrontés à l’émergence des énergies renouvelables intermittentes, comme on l’a vu en Espagne et au Portugal.

Les algorithmes quantiques présentent un intérêt potentiel pour résoudre ces problèmes d’optimisation complexes, même si rien ne fonctionne encore aujourd’hui. Les télécoms s’y intéressent aussi pour optimiser les antennes dans les stations de base, et le monde de la défense est évidemment concerné de manière transversale par tous ces besoins, qu’il s’agisse des nouveaux matériaux, des explosifs, de la logistique ou des capteurs.
Le cas d’usage le plus intéressant et crédible pour l’industrie concerne la simulation de la matière, qui pourra aider à concevoir de nouveaux matériaux ou procédés chimiques, jusqu’au domaine des sciences de la vie.

La question de la relation entre recherche fondamentale et entrepreneuriat est centrale. Comment se positionnent la France et l’Europe face aux États-Unis, à la Chine et aux autres puissances ?

L’Europe n’est pas mal placée dans sa capacité à connecter recherche académique et monde entrepreneurial. Les deux différences majeures avec les États-Unis résident ailleurs : nous ne disposons pas des mêmes capitaux pour l’innovation, et notre marché intérieur reste fragmenté, culturellement et linguistiquement.

La start-up française Quandela illustre bien cette dynamique : elle est née d’une collaboration avec l’équipe de recherche de Pascale Senellart au Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N), qui dispose de la plus grande salle blanche académique de France (3 000 m²) pour prototyper des semi-conducteurs de pointe. Quandela développe ainsi une technologie fondée sur cette recherche publique d’excellence, combinée à des partenariats avec d’autres start-up françaises et européennes. En France, la grande majorité des fondateurs de start-up quantiques sont d’ailleurs d’anciens chercheurs, jeunes et dotés d’un véritable esprit entrepreneurial.

La France est le premier pays de l’Union européenne en matière de financement de start-up quantiques. Ce financement combine argent public et private equity. L’argent public provient des dispositifs d’aide à l’innovation de Bpifrance, dans le cadre deFrance 2030 : les start-up activent en effet méthodiquement les différents guichets disponibles (iPhD, iLab, iDemo, etc.), avant de solliciter les budgets européens du Conseil européen de l’innovation (EIC) ou les bourses du Conseil européen de la recherche (ERC). Les plus habiles parviennent à récupérer jusqu’à 50 millions d’euros de financements non dilutifs, qui n’affectent pas leur capital.

Côté equity, la France dispose d’un atout unique avec Quantonation, le plus grand fonds mondial spécialisé dans les technologies quantiques, créé par Olivier Tonneau, Charles Beigbeder et Christophe Jurczak. Il gère 300 millions d’euros et compte plus de quarante participations dans le monde, aux côtés d’investissements de grands groupes comme Total Energies, Airbus ou BNP Paribas. À mesure que les start-up grandissent, leur financement s’internationalise. Pasqal, la start-up française la mieux financée à ce jour (NDLR : entrée en Bourse au Nasdaq le 28 août 2026, postérieurement à notre entretien), fait ainsi appel à des fonds souverains étrangers comme Temasek ou Mubadala, tandis qu’Alice & Bob et Quandela s’appuient principalement sur des fonds français et européens.

Quelles sont les limites techniques, physiques et énergétiques actuelles de l’ordinateur quantique ?

Le trompe-l’œil sur le calcul quantique est bien réel, tout ce qui concerne le calcul plus rapide, la qualité des données ou les économies d’énergie reste, pour l’instant, une promesse plutôt qu’une réalité. Des ordinateurs quantiques existent bien sur le marché (plus de 150 machines ont déjà été distribuées dans le monde, notamment dans des centres de recherche publique), mais ils nécessitent des conditions particulières (salle climatisée, par exemple) et coûtent plusieurs millions, voire plusieurs dizaines de millions d’euros.

Il existe deux types d’ordinateurs quantiques : l’ordinateur analogique, non programmable, et l’ordinateur programmable, mais bruité. C’est ce bruit qui constitue la limite majeure actuelle. Contrairement à un supercalculateur classique, qui corrige les erreurs à un niveau infime, l’ordinateur quantique affiche aujourd’hui un taux d’erreur d’environ 0,1 % par opération. Enchaîner des milliers d’opérations fait donc rapidement diverger le calcul, ce qui limite les circuits utilisables et empêche encore de garantir un avantage quantique.

Pour dépasser cette limite, industriels et académiques visent des ordinateurs à tolérance aux fautes, dits FTQC (Fault-Tolerant Quantum Computing), qui reposent sur la correction d’erreur. Cette correction exige d’augmenter de plusieurs ordres de grandeur le nombre d’objets quantiques manipulés, et donc, dans la même proportion, la cryogénie, l’électronique de contrôle et la photonique qui pilotent le système.

C’est un véritable embouteillage technologique car près de 90 sociétés dans le monde s’affrontent sur des approches physiques différentes, toutes confrontées à la difficulté d’obtenir un grand nombre de qubits stables. Microsoft s’entête, par exemple, dans une approche topologique fondée sur le qubit de Majorana, dont les chances de succès restent très faibles. Il n’y aura probablement pas un gagnant unique, mais une cohabitation de trois technologies, comme dans un data center classique aujourd’hui avec des qubits rapides pour le calcul (supraconducteurs, silicium), des qubits stables pour la mémoire (atomes, ions), et des photons pour interconnecter les machines en réseau (mais aussi, potentiellement pour le calcul).

Cette course à la taille pose une question énergétique majeure. Les douze plus gros supercalculateurs classiques du monde consomment aujourd’hui entre 10 et 42 mégawatts. Les ordinateurs quantiques expérimentaux actuels consomment très peu, car ils restent petits. Mais les feuilles de route d’entreprises comme PsiQuantum ou Xanadu prévoient des machines nécessitant 100 mégawatts ou plus. Pour une machine de seulement une centaine de qubits, il faudrait déjà une infrastructure de refroidissement comparable à celle du CERN ou d’ITER. Des start-up comme Quandela et Quobly développent heureusement des approches bien plus efficaces permettant, sur le papier, de rester en-dessous du mégawatt. L’espoir, pour l’industrie européenne, est que seuls les systèmes les plus légers, les moins gourmands en énergie et les moins coûteux survivent face à ces machines énergivores d’outre-Atlantique.

Venons-en à la cybersécurité. L’ordinateur quantique représente-t-il une menace immédiate pour le chiffrement mondial, ou assistons-nous là aussi à un phénomène d’auto-intoxication ?

Nous sommes face à une situation ambiguë. D’un côté, la presse et certains acteurs de la cybersécurité répètent depuis dix ans que l’ordinateur quantique va « tout casser » et qu’il y a urgence à se protéger. Ce n’est pas totalement faux, en raison d’un principe simple étant la captation rétroactive des données. Des parties adverses et services de renseignement peuvent dès aujourd’hui intercepter et stocker des données chiffrées avec les clés publiques actuelles (le système RSA, qui protège l’essentiel d’Internet), en attendant de disposer, dans 10 ou 15 ans, d’un ordinateur quantique capable de casser ce chiffrement. Si ces données ont encore de la valeur à cette échéance (dossiers de santé, secrets de défense, transactions financières stratégiques), la menace est réelle dès maintenant. Cela justifie un déploiement immédiat de la cryptographie post-quantique, un chantier colossal pour les entreprises. Des organismes comme la NSA ou l’ANSSI estiment qu’il faut au moins cinq ans, rien que pour auditer les réseaux, inventorier les équipements industriels et certifier les déploiements. Quand Google avance une échéance d’urgence à 2029, ce n’est en fait pas sérieux, car la menace de captation existe dès aujourd’hui et il faut s’en protéger immédiatement, pas dans trois ans.

Un article récent de chercheurs australiens a fait grand bruit en affirmant que le coût du cassage d’une clé RSA-2048 pourrait tomber à 100 000 qubits physiques, contre un million selon une estimation antérieure de Google. Dans le détail, cette estimation suppose un temps de calcul d’une année entière. Faire tourner une telle machine sans interruption ni erreur pendant douze mois est pour l’instant peu réaliste. Pour ramener ce délai à une seule journée, il faudrait 471 000 qubits physiques parfaits, une technologie encore assez lointaine.

Autre exemple, la start-up Oratomic a publié un papier dans lequel elle affirme pouvoir casser la même clé avec 10 000 qubits d’atomes neutres, contre 58 millions estimés jusqu’ici. Mais le temps de calcul annoncé est alors de 117 ans. Pour le ramener à trois mois, il faudrait 26 000 qubits. Or, à ce jour, la science ne parvient à contrôler individuellement qu’une centaine d’atomes : passer à des dizaines de milliers d’atomes parfaits reste un défi technologique considérable. Le risque d’un effondrement de la cybersécurité mondiale par le quantique reste donc encore lointain, et pourrait même ne jamais se concrétiser.

Comment l’Europe peut-elle bâtir une véritable souveraineté quantique face à la domination américaine et chinoise, notamment sur le cloud ?

C’est le grand sujet de débat actuel. Depuis dix ans, la « bulle quantique » s’auto-alimente. Pour obtenir des financements publics, les physiciens ont annoncé aux gouvernements une maturité technologique à 5 ou 10 ans. Les gouvernements, en quête d’emplois et de croissance, ont suivi, en comprimant l’échelle de temps perçue par rapport à la réalité scientifique.

Ce mécanisme a toutefois un aspect vertueux. Un laboratoire académique, limité par la loi à trois doctorants et trois post-doctorants par chercheur, n’est pas armé pour l’ingénierie multidisciplinaire nécessaire à un produit industriel complexe. Seule l’entreprise, start-up ou grand groupe, possède cette capacité organisationnelle, à condition d’accepter de la financer sur le long terme, avec des fonds de capital-risque à horizon dix ans, sans attendre de retour immédiat.

Sur le cloud quantique, la situation reste compliquée. Les hyperscalers américains, Amazon et Microsoft en tête, contrôlent déjà l’accès au marché sans posséder eux-mêmes de machine quantique fonctionnelle : ils intègrent les machines d’autres acteurs, comme les puces du français Pasqal sur le cloud Azure de Microsoft. La machine reste physiquement installée chez Pasqal, à Massy ou à Palaiseau, mais l’accès commercial et la relation client sont captés par Microsoft, sans le moindre investissement en CapEx de sa part.

Face à cela, l’Europe se défend sur deux fronts. Côté privé, des acteurs français comme OVHcloud ou Scaleway hébergent des émulateurs logiciels (par exemple la solution Qaptiva d’Eviden/Bull) et ouvrent des accès distants aux machines réelles de Pasqal et Quandela. Côté public, l’Europe dispose d’un outil unique au monde, le programme EuroHPC, financé par Horizon Europe, qui achète de grands calculateurs et déploie des infrastructures quantiques étatiques dans sept pays européens. En France, le Très grand centre de calcul (TGCC) du CEA, à Bruyères-le-Châtel, héberge déjà une machine Pasqal et une machine Quandela. En Allemagne, le centre de Jülich dispose d’une machine Pasqal et d’une machine D-Wave. Le LRZ, à Munich, est également équipé, comme des centres en Finlande et en Pologne. C’est une force publique considérable pour la recherche européenne.

Les États-Unis dominent le numérique depuis soixante-dix ans grâce à un marché intérieur immense, une capacité d’attraction unique des talents mondiaux (40 % de leurs scale-up sont créées par des immigrés) et une puissance financière sans équivalent. Leur système de retraite par capitalisation oblige les fonds de pension à investir massivement dans le capital-risque, tandis que le système européen par répartition assèche structurellement ce capital privé. Le budget du Pentagone, qui représente la moitié des dépenses militaires mondiales, accentue encore cette asymétrie. Les Américains maîtrisent enfin l’art des stratégies de plateforme et des écosystèmes de développeurs, un modèle initié par l’IBM 360 en 1964, puis repris par Microsoft, Apple, Google et aussi Nvidia. Dans ces économies de réseau, le troisième acteur meurt systématiquement, comme l’a montré l’échec de Windows Phone face au duopole iOS/Android, suivant la loi de Pareto, les développeurs se concentrent sur les deux premiers acteurs.

Sur un point crucial de souveraineté, la France a par ailleurs fait preuve de vision en sécurisant, via le plan national quantique, sa chaîne d’approvisionnement en matériaux rares et isotopes stratégiques. Elle est aujourd’hui leader européen pour l’hélium et le silicium isotopiquement pur, indispensables à la fabrication des puces quantiques. L’Europe a les cerveaux, elle a sécurisé les matières premières. Elle a désormais toutes les cartes en main pour imposer ses propres standards, à condition de faire bloc et de soutenir ses pépites industrielles dans la durée.