Des chercheurs du Sandia National Labs ont utilisé des composants de micropuces photoniques en silicium pour réaliser une technique de détection quantique appelée interférométrie atomique, un moyen ultraprécis de mesurer l'accélération. Il s'agit de la dernière étape vers le développement d'une sorte de "boussole quantique" pour la navigation lorsque les signaux GPS ne sont pas disponibles. Les scientifiques expliquent qu'il est important de réduire la dépendance à l'égard du GPS, car les signaux des satellites peuvent être perturbés ou usurpés. Cela peut entraîner de graves problèmes pour les opérations militaires ou les systèmes de transport automatisés.Une boussole quantique pourrait bientôt être disponible pour la navigation sans GPS
Les capteurs de mouvement typiques de la navigation actuelle sont de la taille d'un pamplemousse et aident à diriger les navires, les avions et les véhicules en conjonction avec les signaux GPS. Cela signifie qu'ils ont toujours besoin d'une connectivité satellite pour fonctionner. Cette dépendance critique à l'égard du GPS suscite des préoccupations en matière de sécurité nationale. Les scientifiques tentent depuis de fabriquer un capteur de mouvement si précis qu'il pourrait réduire la dépendance du pays à l'égard des satellites de positionnement global. Et la réponse pourrait être une nouvelle sorte de boussole quantique.
L'idée d'utiliser la technologie quantique pour la navigation n'est pas vraiment nouvelle. La technique repose sur des capteurs appelés "interféromètres atomiques" qui peuvent suivre la position et le mouvement sans avoir recours aux satellites GPS. Mais le problème était que pour obtenir la précision de navigation requise, il fallait un espace monstrueusement grand pour contenir six interféromètres atomiques de grande taille (assez grand pour remplir une pièce entière).
Toutefois, les choses sont en train de changer. Une équipe de scientifiques du Sandia National Labs, aux États-Unis, a mis au point des puces optiques ultracompactes capables d'alimenter ces capteurs de navigation quantique dans un boîtier suffisamment petit pour être placé pratiquement n'importe où. Il s'agit de remplacer les systèmes laser encombrants normalement nécessaires pour les interféromètres atomiques par de minuscules circuits photoniques intégrés.
« En exploitant les principes de la mécanique quantique, ces capteurs avancés offrent une précision inégalée dans la mesure de l'accélération et de la vitesse angulaire, ce qui permet une navigation précise même dans les zones dépourvues de GPS », a déclaré Jongmin Lee, scientifique à Sandia. L'équipe a publié ses résultats et présenté un nouveau modulateur photonique en silicium à haute performance en couverture de la revue Science Advances.
Le grand projet de l'équipe, qui consiste à transformer les interféromètres atomiques en une boussole quantique compacte, comble le fossé entre la recherche fondamentale dans les établissements universitaires et le développement commercial dans les entreprises technologiques.
Selon les experts, l'interféromètre atomique est une technologie éprouvée qui pourrait constituer un excellent outil pour la navigation sans GPS. Les efforts actuels des scientifiques de Sandia visent à rendre l'interféromètre atomique plus stable, plus facile à mettre en œuvre et plus viable sur le plan commercial.
Le coût est un obstacle majeur au déploiement des dispositifs de navigation quantique
L'un des éléments clés que l'équipe a mis au point pour obtenir ses résultats est un modulateur capable de contrôler et de combiner avec précision plusieurs fréquences laser à partir d'une seule source, ce qui élimine la nécessité d'empiler des lasers individuels. Selon l'équipe de scientifiques, en plus d'être plus compactes, les puces sont également plus résistantes aux vibrations et aux chocs. Cette robustesse pourrait permettre de déployer les capteurs quantiques dans toutes sortes d'environnements difficiles qui mettraient à mal les modèles actuels. En outre, les chercheurs disent avoir surmonté un autre défi : le coût.
Outre la taille, le coût est un obstacle majeur au déploiement des outils de navigation quantique. Chaque interféromètre atomique a besoin d'un système laser, et les systèmes laser ont besoin de modulateurs. « Un seul modulateur à bande latérale unique de taille normale, disponible dans le commerce, coûte plus de 10 000 $ », a déclaré Lee. Mais la miniaturisation des composants volumineux et coûteux dans des puces photoniques en silicium permet de réduire ces coûts.
« Nous pouvons fabriquer des centaines de modulateurs sur une seule plaquette de 8 pouces et même plus sur une plaquette de 12 pouces », affirme Ashok Kodigala, scientifique à Sandia. Lee et Kodigala sont les deux moitiés d'une équipe multidisciplinaire. La première moitié, dont fait partie Lee, est composée d'experts en mécanique quantique et en physique atomique. L'autre moitié, comprenant Kodigala, est composée de spécialistes de la photonique du silicium.
Lee a également déclaré : « comme les modulateurs peuvent être fabriqués à l'aide du même processus que pratiquement toutes les puces informatiques, ce composant sophistiqué à quatre canaux, y compris les caractéristiques personnalisées supplémentaires, peut être produit en masse à un coût bien inférieur à celui des alternatives commerciales actuelles, ce qui permet la production d'unités de mesure inertielle quantiques à un coût réduit ».
Alors que la technologie se rapproche d'un déploiement sur le terrain, l'équipe explore d'autres utilisations que la navigation. Elle étudie la possibilité de localiser des cavités et des ressources souterraines en détectant les minuscules changements qu'elles apportent à la force gravitationnelle de la Terre. Elle voit également un potentiel pour les composants optiques qu'elle a mis au point, y compris le modulateur, dans les domaines du LIDAR et des communications optiques.
En mai, le Royaume-Uni a annoncé avoir mené avec succès des essais en vol commercial de systèmes de navigation quantiques, conçus pour offrir une sécurité accrue contre le brouillage et l'usurpation. En intégrant la technologie quantique, notamment des atomes ultrafroids, dans les systèmes de positionnement, de navigation et de chronométrage (PNT), ces essais ouvrent la voie à une alternative robuste aux systèmes de navigation basés sur le GNSS/GPS.
Deux technologies quantiques (l'horloge atomique optique Tiqker et un capteur inertiel quantique) ont été testées avec succès à bord d'un démonstrateur aéroporté. Ces avancées pourraient contribuer à la mise en place d'un système de navigation inertielle quantique (Q-INS) résistant aux perturbations, réduisant ainsi la dépendance actuelle vis-à-vis du GNSS/GPS. Ce qui permet de réduire les risques liés à la navigation GPS sur le plan de la sécurité nationale.
L'informatique quantique est confrontée à des défis techniques et au battage médiatique
L'informatique quantique est annoncée comme l'une des prochaines grandes révolutions de l'industrie technologique. Les ordinateurs quantiques sont présentés comme une solution à un large éventail de problèmes, tels que la modélisation financière, l'optimisation de la logistique et l'accélération de l'apprentissage automatique. Certains des calendriers les plus ambitieux suggèrent que les ordinateurs quantiques pourraient avoir un impact sur les problèmes du monde réel dans une poignée d'années seulement. Des acteurs tels qu'IBM et Google déploient des efforts considérables pour voir émerger cette technologie.
En outre, l'informatique quantique est perçue comme une menace pour la cybersécurité. Elle pourrait compromettre les protocoles cryptographiques actuels, entraînant des risques significatifs pour la sécurité des données et des communications. Selon IBM, l'informatique quantique pourrait déclencher un "Armageddon de la cybersécurité". Certains gouvernements prennent la menace au sérieux et travaillent déjà sur des protocoles de chiffrement résistants aux quanta.
Mais les experts affirment qu'il y a un battage médiatique autour de la technologie. Victor Galitski, physicien russo-américain et théoricien dans les domaines de la physique de la matière condensée et de la physique quantique, déclarait déjà en 2021 que les médias exagèrent les capacités des ordinateurs quantiques. Il estime aussi que les entreprises naissantes dans le domaine essaieraient juste de profiter de la manne quantique pendant qu'elle dure.
Galitski avait même déclaré que les investisseurs dans les entreprises d'informatique quantique étaient victimes d'un schéma de Ponzi intellectuel. Yann LeCun, pionnier de l'IA et lauréat du prix Turing 2018, s'est également prononcé sur la question. Le chercheur français en IA a déclaré que la technologie est un sujet scientifique fascinant. Néanmoins, il a ajouté qu'il est sceptique quant à la possibilité de fabriquer des ordinateurs quantiques qui soient réellement utiles.
LeCun n'est pas un expert de l'informatique quantique ; il dirige le laboratoire dédié à la recherche en IA chez Meta. Mais sa position reflète celle de plusieurs experts de premier plan dans ce domaine qui appellent à la prudence. Oskar Painter, responsable du matériel quantique chez AWS, affirme qu'il y a actuellement "un énorme battage médiatique" dans l'industrie et qu'il peut être difficile de faire le tri entre ce qui est optimiste et ce qui est complètement irréaliste.
En mai, Matthias Troyer, chercheur technique chez Microsoft qui dirige les efforts de l'entreprise en matière d'informatique quantique, a cosigné un article dans "Communications of the ACM" suggérant que le nombre d'applications pour lesquelles les ordinateurs quantiques pourraient apporter un avantage significatif est beaucoup plus limité que ce que certains auraient voulu faire croire. En outre, les défis techniques des ordinateurs quantiques sont encore loin d'être résolus.
Sources : rapport de l'étude, communiqué de presse
Et vous ?
Quel est votre avis sur le sujet ? Que pensez-vous de l'utilisation d'une "boussole quantique" comme alternative à la navigation basée sur le GPS ? Selon vous, quelles sont les limites potentielles de ce système ? Quels sont les risques liés à son adoption généralisée ? Que pensez-vous de l'informatique quantique ? Ce domaine est-il prometteur ? Que pensez-vous du scepticisme des experts à l'égard des capacités des ordinateurs quantiques ? Selon vous, quels sont les impacts de ce battage médiatique intense sur le domaine de l'informatique quantique ? Quelles sont vos prédictions sur l'avenir de la technologie ? Les chercheurs parviendront-ils à résoudre les défis liés à la technologie ?Voir aussi
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Envoyé par Anselme45
