Une équipe de scientifiques présente une "boussole quantique" révolutionnaire qui pourrait bientôt permettre une navigation sans GPS,

Dans un contexte de battage médiatique autour de l'informatique quantique

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 »,...