Rapport sur la phase de démarrage de l’initiative phare dans le domaine des technologies quantiques

Leprésent rapport passe en revue les résultats positifs et les réalisations concrètes des projets de recherche quantique de l’initiative phare et dresse le bilan des principaux enseignements tirés, au fur et à mesure du lancement de la prochaine phase de l’initiative phare.

Au cours de sa phase de montée en puissance (2018-2022), l’initiative phare a soutenu 24 projets dans les domaines de la communication quantique, du calcul quantique, de la simulation quantique, ainsi que de la détection et de la métrologie quantiques (les quatre principaux domaines de la recherche quantique) et de la science quantique fondamentale. En finançant à la fois l’initiative phare et QuantERA, qui soutiennent la recherche quantique dans 31 pays européens, l’UE a financé la recherche quantique européenne à hauteur de plus de 175 millions d’euros depuis 2016.

Toutes ces réalisations (et bien d’autres encore)sont le résultat des efforts de collaboration déployés par les 1,654 scientifiques et les 236 organisations participant à l’initiative phare, qui ont publié 1,313 documents scientifiques (dont 223 autres sont en cours d’examen). Cela montre clairement que les projets phares ont collectivement fait leur marque dans le monde scientifique.

La phase de montée en puissance a également été marquée par des avancées significatives vers l’objectif principal de l’initiative phare, à savoir faire passer la recherche quantique du laboratoire aux applications commerciales. 25 jeunes entreprises ont été créées et 105 brevets ont été déposés, dont 64 ont déjà été accordés.

Parmi les principales réalisations retenues dans les domaines prioritaires de l’initiative phare abordés dans le rapport figurent:

• l’informatique quantique: systèmes informatiques quantiques dont les performances sont compétitives à l’échelle mondiale: Forschungszentrum Jülich (Allemagne) vise à fournir un accès à un ordinateur quantique de 100 qubit sur la base des résultats d’un projet, et un autre projet a mis en place un système pionnier à 50 qubits piégé d’ions qui ne nécessite pas plus d’énergie que l’ébullition d’une bouilloire; les jeunes pousses comprennent aQt (Autriche) et Pasqal (France), qui proposent déjà des solutions commerciales d’informatique quantique.

• communication quantique: connexion de deux processeurs quantiques par l’intermédiaire d’un nœud intermédiaire et établissement d’un enchevêtrement partagé entre plusieurs processeurs quantiques autonomes, formant un réseau quantique; publication d’une feuille de route pour EuroQCI, déploiement de bancs d’essai pour la distribution des clés quantiques (QKD), premier service fourni par EuroQCI; et les dispositifs prêts à la certification tels que les générateurs quantiques aléatoires.
• simulation quantique: dans un premier monde, certains problèmes scientifiques liés à l’étude de nouveaux matériaux et de nouvelles phases de la matière ont bénéficié d’un avantage quantique pratique; deux simulateurs quantiques analogiques de 100 qubit sont installés dans les centres de supercalcul et de données de Forschungszentrum Jülich et GENCI (France), première étape du déploiement d’une infrastructure paneuropéenne hybride de calcul à haute performance et de simulation quantique.
• détection quantique: développement de certains des capteurs quantiques les plus avancés au monde à l’aide de diamants à ultrapure; la démonstration d’IRM hyperpolarisées, qui pourraient conduire à des examens médicaux jusqu’à 100,000 fois plus précis, permettant la détection de processus métaboliques au niveau moléculaire en temps réel; en novembre 2022, la start-up Nvision a remporté le prix radar de l’ innovation de la Commission pour ses progrès en matière d’imagerie médicale
• science quantique de base: réaliser des progrès significatifs sur la voie du développement de plusieurs plateformes informatiques alternatives, dont l’ informatique quantique basée sur la photonique.

Dans une perspective d’avenir, l’initiative phare sera essentielle pour atteindre les objectifs fixés dans la communication de la Commission intitulée «Une boussole numérique pour 2030: l’Europe balise la décennie numérique»: d’ici à 2025, l’UE devrait disposer de son premier ordinateur à accélération quantique, ouvrant la voie à une situation à la pointe des capacités quantiques d’ici à 2030. Le premier de ces objectifs est déjà en vue: en octobre 2022, les six sites qui accueilleront les premiers ordinateurs quantiques européens, à intégrer dans les supercalculateurs de l’entreprise commune pour le calcul à haute performance européen, ont été annoncés.

 Les prochaines étapes

Dans le cadre d’Horizon Europe, la Commission continuera de soutenir l’initiative phare au cours de la période 2021-2027 avec un financement d’au moins 500 millions d’euros. Une mise à jour de son agenda stratégique de recherche et d’industrie (SRIA) a déjà été publiée, avec des objectifs renforcés pour chacun des quatre piliers clés de l’initiative et une feuille de route pour les concrétiser. Un certain nombre de nouveaux projets sont déjà en cours, dans le but d’œuvrer à la réalisation de ces objectifs, par exemple la mise à jour des plateformes d’informatique quantique et de simulation développées au cours des trois premières années d’activité de l’initiative phare, dans la mesure où elles contribuent à obtenir un avantage quantique pratique pour les problèmes réels. Les projets jettent également les bases d’un réseau paneuropéen de communication quantique qui sera essentiel au développement d’EuroQCI, une infrastructure de communication quantique sécurisée qui couvrira l’ensemble de l’UE.

Le SRIA actualisé met également l’accent sur le développement industriel futur et sur le renforcement des liens avec d’autres initiatives de l’UE qui couvrent les technologies quantiques: à savoir EuroQCI, l’entreprise commune pour le calcul à haute performance européen (EC EuroHPC), qui acquiert déjà ses premiers ordinateurs quantiques, et le règlement européen sur les semi-conducteurs. Cela permettra de garantir que les applications innovantes développées sur la base de la recherche menée dans le cadre de l’initiative phare constitueront la base d’un écosystème quantique européen et aideront l’Europe à conserver sa position de premier plan dans ce domaine concurrentiel à l’échelle mondiale. 

Contexte — Technologies quantiques

L’initiative phare sur les technologies quantiques, financée par l’UE, est une initiative de recherche et d’innovation collaborative et à long terme lancée en 2018, dotée d’une enveloppe de 10 milliards d’euros. Sa mission est de consolider le leadership scientifique européen et l’excellence de la recherche dans le domaine des technologies quantiques, de transformer les fruits de cette excellence en produits et applications qui auront un impact économique et sociétal majeur, et de positionner l’Europe comme chef de file dans le paysage industriel en alignant les priorités de financement public aux niveaux européen, national et régional. L’initiative phare mobilise l’ensemble de la communauté de la recherche quantique en Europe pour mettre en œuvre son agenda stratégique de recherche.