Une particule peut exister simultanément dans plusieurs états, jusqu’à ce qu’une mesure impose un résultat unique. Cette règle bouleverse les principes classiques de la physique, tout en constituant la base des technologies émergentes.
Les recherches de Michel Devoret ont permis d’approfondir la compréhension des phénomènes quantiques, ouvrant la voie à des applications concrètes dans la cryptographie et l’informatique. Les laboratoires du monde entier rivalisent désormais pour exploiter ces propriétés étranges et transformer la théorie en outils du quotidien.
La mécanique quantique, une révolution invisible qui façonne notre monde
La mécanique quantique a fait voler en éclats notre vision classique de la matière et de l’énergie. Alors que la physique classique s’appuyait sur le déterminisme, la physique quantique impose, à l’échelle des particules, une nouvelle grammaire : probabilités, incertitudes, superpositions. Dans l’univers du photon ou de l’électron, les certitudes forgées depuis Newton s’effritent.
Prenez la quantification de l’énergie : ici, impossible de progresser par petits pas. Les transitions ne s’effectuent que par paliers, un peu comme si un escalier n’offrait que certains étages, sans jamais d’entre-deux. Ce principe, pilier des sciences fondamentales, explique pourquoi les atomes demeurent stables et pourquoi la matière possède cette structure si particulière. Grâce à l’effet tunnel quantique, une particule peut franchir une barrière qui, selon la logique classique, devrait lui être interdite : un phénomène aujourd’hui exploité dans de nombreux composants électroniques.
Voici quelques exemples concrets d’applications de ces découvertes :
- Les transistors, moteurs silencieux de nos ordinateurs, s’appuient sur ces effets quantiques.
- La technologie du laser, l’IRM et la tomographie doivent leur existence aux propriétés quantiques de la lumière et de la matière.
La recherche fondamentale, notamment à Paris, Saclay ou au CNRS, ne cesse de révéler de nouveaux systèmes macroscopiques quantiques : supraconducteurs, condensats de Bose-Einstein, états de la matière inconnus il y a quelques décennies. Chaque découverte aiguise l’appétit des ingénieurs et façonne la naissance de nouvelles technologies : cryptographie, informatique quantique… La ligne entre science et industrie se déplace, redéfinissant le champ des possibles.
Pourquoi les phénomènes quantiques défient notre intuition ?
La physique quantique bouscule tout ce que l’on croyait acquis. Elle s’en prend aux fondements mêmes de la science classique. L’intrication quantique incarne cette étrangeté : deux particules, même séparées par des distances gigantesques, semblent se comporter comme un système unique. Dès qu’on mesure l’une, l’autre s’ajuste sans délai. Einstein n’y croyait pas : pour lui, il s’agissait d’une « action fantomatique à distance ». Pourtant, dès les années 1980, Alain Aspect à Orsay, puis Anton Zeilinger ou Serge Haroche, confirment le phénomène en laboratoire. Les inégalités de Bell sont dépassées : la nature ne se laisse plus enfermer dans les schémas du réalisme local.
Admettre qu’un événement en influence un autre sans médiation ni signal, c’est accepter de remettre en cause la causalité, ce socle de la démarche scientifique. Même la notion de libre arbitre se brouille : si l’univers quantique ne suit pas de règles strictes, peut-on encore parler de prévisibilité ? Les principes d’incertitude (Heisenberg) et de superposition (Schrödinger) dynamitent la logique ordinaire : ici, rien n’est jamais tout à fait décidé, tout n’est qu’éventualité, probabilité, zone grise.
Pour mieux saisir l’ampleur de ces bouleversements, quelques points marquants :
- La corrélation monogame : une particule ne peut pas s’intriquer de la même façon avec plusieurs partenaires en même temps.
- Le paradoxe EPR, inventé par Einstein, Podolsky et Rosen, voulait démontrer que la théorie quantique était incomplète : il a déclenché l’une des ruptures majeures dans l’histoire de la pensée scientifique au XXe siècle.
Le débat reste vif : chercheurs, enseignants, étudiants s’y confrontent chaque jour. Les mots d’Albert Einstein, de Niels Bohr ou de John Bell continuent de nourrir les discussions. La mécanique quantique, indomptable et fascinante, ne cesse de défier notre perception de la réalité : même la science la plus méthodique peut se trouver à contre-courant de l’intuition.
Michel Devoret : un pionnier français au cœur des qubits et de la cryptographie
Au cœur de la recherche quantique mondiale, Michel Devoret s’impose comme l’un des bâtisseurs des qubits supraconducteurs. Formé à Paris, passé par le CEA-Saclay et le CNRS, il jette les bases de la quantronique à la française. Ici, la physique fondamentale rencontre l’ingénierie : manipulation de la matière à l’aide de la jonction Josephson et des SQUIDs (dispositifs d’interférence quantique supraconducteurs). Avec ses collègues Daniel Estève et Denis Vion, Devoret imagine et réalise des atomes artificiels capables de stocker et traiter de l’information quantique.
En rejoignant l’Université de Yale, il collabore avec des personnalités comme John Clarke et John Martinis. Ensemble, ils repoussent les limites de la correction d’erreurs quantiques : un défi majeur pour l’informatique quantique. Ces avancées transforment le qubit en entité concrète, manipulable, mesurable, ouvrant la porte à une nouvelle génération de calculateurs.
Les progrès en cryptographie quantique s’en ressentent aussi. Les protocoles développés dans les laboratoires où Devoret exerce son influence repoussent les frontières de la sécurité de l’information.
Deux applications phares illustrent ces avancées :
- Distribution quantique de clés : échange inviolable, déjà validé en conditions réelles.
- Protection contre l’espionnage : la plus petite tentative d’interception modifie le message, déclenchant une alerte instantanée.
Grâce à ce parcours, la France s’affirme dans la course mondiale, reliant université Paris-Saclay, CEA et Yale. L’itinéraire de Michel Devoret témoigne de la vitalité de la physique quantique : elle se construit dans les laboratoires, au fil des collaborations et d’intuitions partagées.
Applications concrètes et percées récentes de l’informatique quantique en 2025
Le calcul quantique n’est plus l’apanage des centres de recherche. En 2025, Google et IBM rendent accessibles leurs premiers ordinateurs quantiques via le cloud quantique. Des chercheurs, industriels et jeunes pousses s’emparent déjà de ces outils pour s’attaquer à des problèmes d’optimisation ou simuler des molécules impossibles à traiter avec les supercalculateurs classiques. Les qubits, stabilisés par les progrès récents en correction d’erreurs quantiques, franchissent le cap des 1000 unités fonctionnelles sur certains prototypes.
La cryptographie quantique prend un tour concret. La distribution quantique de clés (QKD) protège désormais les échanges confidentiels des secteurs financiers ou stratégiques. Les agences de cybersécurité, telles que ANSSI ou NSA, préconisent déjà la transition vers des protocoles dits post-quantiques, capables de tenir tête à l’algorithme de Shor qui menace le chiffrement RSA. Quant à la téléportation quantique, elle a été démontrée sur des distances dépassant la centaine de kilomètres, laissant entrevoir l’avènement de réseaux ultra-sécurisés.
Voici comment les avancées de l’informatique quantique se déclinent dans notre quotidien :
- Capteurs quantiques : en santé, certains dispositifs détectent des signaux biologiques d’une finesse inédite, améliorant la détection précoce de maladies.
- Énergies renouvelables : des algorithmes quantiques optimisent la gestion des réseaux électriques et l’allocation des ressources.
- Intelligence artificielle : l’apprentissage automatique bénéficie d’une puissance de traitement inédite, accélérant la résolution de problèmes complexes.
Le NIST et le BSI sont déjà à l’œuvre pour définir des standards taillés pour la sécurité post-quantique, tandis que les premières applications industrielles quittent les laboratoires pour transformer la cybersécurité, l’énergie ou la biologie. La mécanique quantique, longtemps confinée à l’abstraction, s’invite dans la réalité concrète : demain ne ressemblera décidément pas à hier.
