Les réseaux quantiques décollent... dans l'espace

Boeing a annoncé hier que son satellite quantique, baptisé Q4S, sera lancé en 2026 pour démontrer les capacités d'échange d'intrication quantique en orbite. En matière de communications quantiques spatiales, seule la Chine dispose d'un satellite en orbite. En fait, le premier satellite chinois de communication quantique a été lancé en 2016. L'Europe et le Canada prévoient de lancer des satellites en 2025 ou 2026. Avec l'annonce de Boeing, faite lors du Quantum World Congress, les États-Unis rejoignent le club. Boeing « relève le défi de l'échange d'intrication dans l'espace ou entanglement swapping », a expliqué Jay Lowell, ingénieur en chef de l'informatique de rupture, des réseaux et des capteurs chez Boeing. « Cette démonstration vise à consolider le rôle de Boeing en tant que pionnier, en repoussant les limites du possible », a poursuivi M. Lowell. « Boeing fait bien plus que participer à la recherche quantique. Nous ouvrons la voie à l'opérationnalisation et à la mise à l'échelle des technologies quantiques pour des applications mondiales ». Selon Boeing, les communications quantiques spatiales ont des applications dans de nombreux secteurs commerciaux, civils et militaires. La technologie a déjà fait ses preuves en laboratoire, et le lancement de 2026 permettra d'en démontrer une version renforcée dans l'espace

Les communications quantiques reposent sur l'intrication pour assurer la sécurité absolue des communications, mais les photons se désintègrent rapidement sur de longues distances. L'envoi d'un faisceau directement vers un satellite dans l'espace, puis vers la destination sur Terre, pourrait résoudre certains problèmes, à condition que le satellite soit en mesure de relayer le signal sans rompre l'intrication. C'est ce qu’est censée faire la technologie de « swapping » de Boeing. La combinaison de réseaux quantiques terrestres à courte distance, qui s'appuient sur l'infrastructure en fibre optique existante, et de relais par satellite peut contribuer à jeter les bases d'un Internet quantique mondial. « La mise en place d'un réseau quantique à l'échelle mondiale nécessite un travail considérable », a ajouté M. Lowell. « En premier lieu, nous devons établir et démontrer un protocole de communication quantique robuste afin de garantir la bonne diffusion des informations sur les liaisons du réseau, ce qui est l'objectif de la mission Q4S. »

Cas d’usage des réseaux quantiques

Jim Ricotta, CEO d'Aliro Quantum Technologies, un fournisseur de logiciels de réseaux quantiques, voit trois principaux cas d’usage des réseaux quantiques. Ils ne devraient pas remplacer les communications standard dans un avenir proche, car ils ne disposent pas d'une largeur de bande suffisante pour acheminer des volumes de trafic significatifs. Ils devraient plutôt servir à la distribution de clés quantiques, à la mise en réseau d'ordinateurs quantiques et à la prise en charge de capteurs quantiques. Il existe deux types de chiffrement : le cryptage symétrique et le cryptage asymétrique. Dans le premier, la même clé est utilisée pour le chiffrement et le déchiffrement. C’est le plus performant, et il devrait rester sûr pendant longtemps. Le second type, le chiffrement asymétrique, implique des clés différentes pour le cryptage et le décryptage. Le chiffrement asymétrique est considéré comme vulnérable aux ordinateurs quantiques, et l'on craint que des adversaires aspirent déjà des communications chiffrées en vue de les déchiffrer dès que les ordinateurs quantiques seront suffisamment performants. « Une solution à ce problème consiste à passer à de nouveaux algorithmes de chiffrement à sécurité quantique, mais la sécurité repose toujours sur les mathématiques », a rappelé M. Ricotta. Une autre solution consiste à utiliser les lois de la physique pour garantir la sécurité. « Aliro travaille déjà avec une agence de renseignement sur un projet de ce type », a indiqué M. Ricotta, et des entreprises de secteurs sensibles comme la finance et l'énergie sont également intéressées. Un autre client d'Aliro, EPB Quantum Network, dispose d'un réseau quantique opérationnel à Chattanooga, dans le Tennessee.

Un autre cas d’usage est la mise en réseau de petits ordinateurs quantiques pour former des grappes de calcul plus importantes. « Aliro a annoncé hier la signature d'un accord avec l'armée de l'air américaine dans le cadre d'un projet visant à atteindre cet objectif », a rapporté M. Ricotta. Un troisième cas d’usage des réseaux quantiques consiste à améliorer la fonctionnalité d'un capteur quantique. Si, par exemple, un capteur quantique est utilisé comme solution de rechange en cas de défaillance du système GPS, un navire pourrait être équipé de capteurs quantiques à chaque extrémité pour améliorer la précision. Ces capteurs seraient reliés à un réseau quantique. « Notre pays se rend compte qu'il s'agit d'une technologie extrêmement importante », a déclaré M. Ricotta.

Des financements publics pour le quantique

Selon Crunchbase, depuis le début de l'année, les start-ups spécialisées dans l'informatique quantique ont levé 1,27 milliard d'euros, soit près du double par rapport aux 705 millions d'euros recoltés l'an dernier. Pour la première fois, en juin, Gartner a inclus les réseaux quantiques dans son cycle de croissance pour les réseaux d'entreprise, dans la phase de « déclenchement de l'innovation ». Cependant, selon McKinsey, en matière d'investissements publics, les États-Unis sont loin derrière d'autres pays. Jusqu’à l’année 2023, le gouvernement chinois a investi 13,8 milliards d’euros dans la technologie quantique, suivi de l'Allemagne avec 4,7 milliards et du Royaume-Uni avec 3,9 milliards. Les États-Unis arrivent en quatrième position avec 3,45 milliards. La France pointe derrière avec 1,8 milliard.

La semaine dernière, le comité consultatif de l'initiative nationale quantique américaine (National Quantum Initiative Advisory Committee) a publié un rapport appelant à une augmentation des investissements fédéraux dans les réseaux quantiques. « Les capacités de mise en réseau quantique joueront un rôle dans la prospérité économique et la sécurité nationale des États-Unis », indique le rapport. « C'est pourquoi, il est important que le Congrès reconduise cette initiative quantique », a expliqué M. Ricotta. En 2018, le National Quantum Initiative Act avait alloué 1,09 milliard d'euros à la recherche quantique, mais cette loi a expiré en 2023. Actuellement en cours d'examen par le Congrès, la loi sur la reconduction de l'initiative quantique nationale (National Quantum Initiative Reauthorization Act) allouerait 3,27 milliards d'euros à la recherche quantique au cours des cinq prochaines années.