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Klaus Ensslin, le Pôle de recherche national «Science et technologie quantiques» (PRN QSIT) vit son dernier mois. Il s'étend sur une période marquée par la «deuxième révolution quantique». Pouvez-vous nous expliquer de quoi il s'agit ?
La «deuxième révolution quantique» fait référence à l'intrication des objets quantiques, un phénomène qui nous permet de contrôler de multiples systèmes quantiques. Les développements dans ce domaine ont commencé dans les années 1980 et se sont étendus ces dernières années pour intégrer l'aspect de l'ingénierie. En d'autres termes, il ne s'agissait plus seulement de contrôler de multiples objets quantiques, mais aussi de les utiliser pour construire des systèmes entièrement nouveaux.
Quand la première révolution quantique a-t-elle eu lieu ?
Elle a commencé dans les années 1950 avec le développement de dispositifs tels que le laser et le transistor, qui reposent également sur les principes de la mécanique quantique. À l'époque, l'objectif était de trouver des applications techniques pour des aspects spécifiques de la mécanique quantique. La différence aujourd'hui est que nous utilisons les objets quantiques pour construire des choses qui n'existaient pas auparavant. Prenez mon collègue Tilman Esslinger, par exemple, qui construit des réseaux optiques et les peuple d'atomes froids afin de créer des états complètement nouveaux. Ou encore Yiwen Chu, qui couple de manière cohérente des oscillateurs mécaniques à des circuits supraconducteurs. Aucune de ces choses ne se produit dans la nature.
La recherche quantique actuelle fait appel à toutes sortes de systèmes très différents. Cette approche de l'éparpillement est-elle vraiment un moyen utile d'atteindre des objectifs à long terme tels que la construction d'un ordinateur quantique ? Ou bien les chercheuses et chercheurs commencent-ils et elles à se concentrer sur des technologies spécifiques ?
À un moment donné, la technologie quantique se concentrera sur des domaines spécifiques, comme c'est le cas dans d'autres domaines technologiques. Les grands acteurs ont déjà fait leurs choix : Microsoft a opté pour les qubits topologiques, tandis que Google et IBM travaillent sur des circuits supraconducteurs. Mais je pense qu'il faudra encore au moins dix ans pour découvrir quelle est la meilleure technologie. Il est même possible que nous n'ayons pas encore trouvé la meilleure option, et nous aurions donc tort de nous enfermer dans un carcan à ce stade.
Avec le recul, quelles sont les principales réalisations du PRN QSIT ?
Sur le plan scientifique, nous avons posé des jalons dans la plupart des disciplines. À l'ETH Zurich, par exemple, nous avons amélioré la correction des erreurs dans les systèmes quantiques et fait des progrès dans le contrôle d'objets quantiques toujours plus grands. Nos collègues de l'Université de Genève ont établi un nouveau record mondial en transmettant des données cryptées par voie quantique sur une distance de 550 kilomètres. Et deschercheuses et chercheurs de l'Université de Bâle ont réussi à coupler deux systèmes quantiques différents à l'aide de fibres optiques. C'est le genre de mesures qui nous aideront à l'avenir, car il est probable que nous travaillerons de plus en plus avec des technologies hybrides. Le fait que les membres du PRN QSIT aient réussi à obtenir une quarantaine de subventions du CER a été un énorme succès qui a donné un élan supplémentaire à nos recherches.
Quelle est la prochaine étape maintenant que le PRN QSIT touche à sa fin ?
Sous la direction d'Andreas Wallraff, un nouveau Quantum Center a été créé à l'ETH Zurich, qui favorisera la collaboration entre les différents départements universitaires. Des centres similaires existent à Bâle, Genève et Lausanne. Au niveau national, janvier 2023 verra le lancement de la nouvelle Initiative quantique suisse, qui créera un réseau des différents acteurs clés. Toutes les universités participantes s'accordent à dire que la recherche quantique est un sujet brûlant, comme en témoigne la décision de l'UE d'investir au moins un milliard d'euros dans son programme phare Quantum Flagship dès 2018.
C'est exactement le genre de programme de recherche à grande échelle dont les chercheuses et chercheurs suisses sont désormais exclus.
Lors du premier tour du Quantum Flagship, la Suisse a reçu 25 millions d'euros de fonds de recherche et a participé à 6 des 20 projets. Pour replacer ces chiffres dans leur contexte, l'Allemagne a obtenu 40 millions d'euros et tous les autres pays ont reçu moins. La Suisse a donc joué un rôle disproportionné. Au deuxième tour, aucun d'entre nous n'a pu participer. Le Fonds national suisse de la recherche scientifique a débloqué des fonds pour un programme de remplacement, mais ce n'est évidemment pas la même chose.
L'UE ne risque-t-elle pas de souffrir d'une position aussi dure ?
Je pense que oui, et les chercheurs et chercheuses de l'UE préféreraient en fait nous avoir à bord. Mais cela ne sert à rien ! Il s'agit clairement d'un cas où la science est prise en otage par la politique.
Qu'est-ce que cela vous fait ?
C'est douloureux. La science va si bien et la recherche quantique est un joyau de la couronne suisse, mais tout a été sacrifié. Les conséquences seront visibles dans quelques années. En tant que chercheur confirmé, je peux y faire face, car j'ai déjà construit mon propre réseau, mais les conséquences pour les jeunes chercheuses et chercheurs seront vraiment dures.
Un autre facteur d'influence est le rôle joué par les géants de la technologie qui investissent des sommes énormes dans la recherche quantique. Est-ce un coup de chance pour la recherche ?
L'implication de ces grandes entreprises a diverses conséquences sur la recherche universitaire. Certains segments de notre discipline ont été inondés d'argent, et de nombreuses personnes de qualité sont passées à l'industrie en conséquence. Une grande entreprise a même débauché un professeur de physique de l'ETH Zurich, ce qui est inhabituel. Mais les énormes investissements réalisés par les géants de la technologie ont également créé de nouvelles possibilités de collaboration, avec tous les avantages et les inconvénients que cela comporte.
PRN QSIT
Le Pôle de recherche national «Science et technologie quantiques» ( PRN QSIT) a été lancé en 2011 et a été prolongé deux fois. L'ETH Zurich a été désignée comme leading house, avec l'Université de Bâle comme co-leading house. Les autres participants au PRN QSIT sont l'EPF de Lausanne, l'Université de Genève, le laboratoire de recherche IBM de Zurich et l'Università della Svizzera italiana de Lugano.
Le PRN QSIT réunit deux des principaux domaines de recherche du XXe siècle - la physique quantique et la théorie de l'information - pour en faire la base du développement des technologies du XXIe siècle.
Pouvez-vous être plus précis ?
Eh bien, ces collaborations nous permettent de nous lancer dans des projets techniquement complexes qui seraient autrement impossibles. La grande industrie est une opération professionnelle qui permet de faire des progrès rapides dans des domaines particuliers. Le revers de la médaille est que les entreprises ont tendance à définir leurs objectifs en termes assez étroits. Elles précisent exactement où elles veulent être à un moment donné, ce qui réduit la portée et la liberté du travail de recherche. À l'inverse, les avancées scientifiques réalisées dans le cadre universitaire gagnent en visibilité, car on a toujours le sentiment qu'elles pourraient constituer la prochaine percée décisive pour l'ensemble du domaine.
Outre les géants de la technologie, les États-Unis et la Chine investissent également des sommes considérables dans la recherche quantique. L'Europe peut-elle suivre ?
L'Europe joue un rôle de premier plan dans la recherche fondamentale, nous ne serons donc certainement pas en reste ! Ce qui nous manque, ce sont les grandes entreprises qui sont prêtes à prendre des risques. En revanche, nous avons un laboratoire de recherche IBM ici à Zurich, avec lequel nous collaborons avec succès depuis des années.
Quel rôle jouent les entreprises spin-off issues du PRN QSIT ?
Un rôle plus important que beaucoup de gens ne le pensent. Elles ne génèrent peut-être pas des milliards de chiffre d'affaires, mais elles sont très innovantes. La Suisse pourrait potentiellement jouer un rôle clé dans la technologie quantique, similaire à celui qu'elle joue dans l'industrie automobile. Elle ne produit peut-être pas de voitures elle-même, mais elle abrite un grand nombre des principaux fournisseurs.
Qu'en est-il de l'enseignement, notamment du programme de master en ingénierie quantique qui a été lancé en 2019 ?
L'ETH Zurich a été la première université à lancer ce type de cursus, même si des cours similaires ont maintenant été introduits à Lausanne et à Genève. Jusqu'à présent, l'expérience a été très positive. Les étudiants et étudiantes sont fantastiques et très motivées - c'est une bonne nouvelle pour tout le monde, car l'un des principaux goulets d'étranglement de la recherche quantique est le manque de personnes ayant des compétences spécialisées.
Quelle contribution le PRN QSIT a-t-il apportée à la promotion des femmes ?
Le département de physique a fait de réels progrès ces dernières années et nous avons nommé un certain nombre de jeunes professeures. Le PRN QSIT a bénéficié de la politique d'embauche des universités, car les femmes sont désormais beaucoup plus nombreuses à réaliser leur projet de doctorat dans la recherche quantique. L'un des principaux moyens que nous avons trouvés pour promouvoir les femmes au sein du PRN QSIT est l'attribution des prix Inspire, qui permettent aux femmes scientifiques d'acquérir des compétences au niveau de la maîtrise et du post-doctorat. Ces prix ont maintenant été lancés par d'autres Pôles de recherche nationaux et par le nouveau Quantum Center de l'ETH Zurich. Mais, de toute évidence, nous devons renforcer nos efforts en faveur d'une culture ouverte et inclusive dans la recherche quantique.