Quantique : trois pépites françaises face aux géants américains et chinois
Il est encore une technologie de rupture où la France peut se targuer de rivaliser avec les Etats-Unis et la Chine : l’informatique quantique. Cinq après le lancement de sa stratégie nationale, dotée de 1,8 milliard d’euros dont 1,5 milliard d’euros de fonds publics, notre pays maintient une réelle souveraineté sur le sujet. Les startups et PME françaises de la filière quantique représentent même 20% des parts de marché mondial, selon le gouvernement. Dans un rapport publié cet été, la Cour des comptes reconnaît que cette stratégie "a permis de conforter les atouts scientifiques de la France et de faire émerger un écosystème industriel prometteur."
Le principal atout hexagonal porte sur la présence dans cet écosystème de plusieurs champions. Développant des processeurs quantiques selon des approches différentes, ils permettent à la France de ne pas dépendre d’une seule technologie. Atomes neutres chez Pasqal, nanotubes de carbone chez C12, calcul photonique chez Quandela, chaque fabricant a fait un pari technologique fort pour gagner la bataille de l’ordinateur quantique universel et tolérant aux pannes, attendu au tournant de la prochaine décennie.
Ces trois fabricants figurent dans la sélection de PROQCIMA, aux côtés de Quobly et Alice & Bob. Porté par le ministère des Armées, ce programme public vise à faire émerger deux prototypes opérationnels d'ordinateurs quantiques universels de 1 000 qubits logiques d'ici 2032. Soutenues par ce financement public et le lien qu’ils entretiennent avec les laboratoires publics de recherche - CEA, CNRS, Inria… - dont elles sont généralement issues, les deeptechs du quantique doivent aujourd’hui s’émanciper de cette tutelle. Pour passer à l’échelle et faire face à la concurrence internationale, la filière quantique doit désormais, selon la Cour des comptes, "mobiliser davantage de capitaux privés, préciser ses choix stratégiques et développer des partenariats européens".
"Une fenêtre de tir de deux ans"
Pour Fanny Bouton, Quantum Lead chez OVHcloud et cofondatrice de l’événement France Quantum, "le secteur arrive à un point de bascule qui lui impose de changer de dimension". Après avoir réalisé, depuis deux ans, des levées de fonds en séries A ou B, les champions français du quantique doivent passer le cap fatidique des 300 millions d’euros en séries C et D. "La fenêtre de tir est de deux ans", estime-t-elle. Alors que la Chine et les Etats-Unis mobilisent des moyens considérables, cet apport en capitaux est indispensable pour que nos pépites ne passent pas sous pavillon étranger.
Cet été, l’introduction en Bourse à New-York de Pasqal a pu servir de rappel à l’ordre même si Alain Aspect a assuré, dans une interview donnée au Figaro, que la société qu’il a cofondée "restera un champion du quantique français". A condition que le marché privé suive. "Les entreprises françaises ont mis du temps à s’engager dans l’IA, elle ne doit pas reproduire la même erreur avec le quantique", avertit Fanny Bouton. Elle regrette d’ailleurs que la course à l’IA capte une grande partie de leurs investissements, mais aussi de leur attention et de leurs moyens humains, au détriment, entre autres, du quantique.
Pour l’experte, "toute entreprise réalisant un milliard d’euros de chiffre d’affaires devrait investir un million d’euros dans le quantique". Alors que Pasqal vend des machines aux Emirats arabes unis ou en Asie, les industriels européens ne se pressent pas aux portillons. "OVHcloud fait partie des rares entreprises privées à avoir acheté un ordinateur quantique français." A défaut, le cloud permet de démocratiser l’accès au calcul quantique. Avec cette approche Quantum Computing as a Service (QCaaS), les entreprises peuvent expérimenter des scenarios innovants tout en payant à l’usage.
Les fabricants interviewés dans cet article revendiquent quelques premiers clients, leur permettant de générer des revenus récurrents. C12 travaille avec Air Liquide sur la simulation de réactions chimiques, prépare avec Thales la prochaine génération de radars ou modélise avec Dassault Aviation le comportement des véhicules aérospatiaux. De son côté, Quandela aide Orange à exploiter le potentiel de l’informatique quantique dans la détection des menaces cyber et Safran Tech à développer les futurs moteurs d'avion. Pasqal a lui, pour références clients, des groupes prestigieux comme EDF, Crédit Agricole, CMA CGM et BMW dans les domaines des sciences des matériaux, de la finance ou de l’énergie. Pour résoudre ces différents cas d’usage, chaque fabricant de machines quantiques suit un chemin bien différent.
C12 : quatre générations de processeurs d‘ici 2033
Cofondée par deux frères jumeaux, Pierre et Mathieu Desjardins, physiciens passés par l’Ecole normale supérieure, C12 est pionnière des processeurs à qubits de spin sur nanotube de carbone. Concrètement, le nanotube de carbone piège un électron unique dont le spin porte l’information quantique. Pour faire communiquer les qubits entre eux sans générer de perturbations, C12 intègre un bus quantique supraconducteur.
La deeptech parisienne emploie 90 collaborateurs et a levé 25 millions d’euros au cours de plusieurs tours de table. Elle dispose de sa propre unité de fabrication, s’étendant sur plus de 1 000 mètres carrés au centre de Paris, à quelques encablures du Panthéon. "Cette internalisation permet des cycles d’itération très rapides, de trois à quatre semaines, soit un rythme vingt fois plus soutenu que celui de concurrents dépendant d’un fondeur", avance Pierre Desjardins, cofondateur et CEO de C12.
En avril dernier, C12 présentait sa feuille de route qui s'articule autour de quatre générations de processeurs, prenant chacune le nom d’une divinité de la mythologie grecque. Dieu de la pudeur et de l'humilité, Aïdôs (attendu en 2027) intégrera 16 qubits physiques pour former un qubit logique, avec des vitesses de portes physiques inférieures à la microseconde. Personnification du zèle et de l'ardeur, le processeur Zélos (2030) montera à 236 qubits physiques et huit qubits logiques, avec des taux d'erreur logique ramenés à environ 10⁻⁵.
Déesse présidant au fleuve mythologique qui sépare le monde des vivants de celui des morts, Styx (2032) vise 8 500 qubits physiques et au moins 128 qubits logiques, avec des taux d'erreur logique de 10⁻⁶. Enfin, Panopeia (2033), dont le nom évoque la capacité à embrasser toutes les possibilités, représentera "la transition vers un système quantique intégré à grande échelle opérationnelle, capable de supporter le calcul quantique universel", selon un communiqué de C12. Soit plus de 100 000 qubits physiques et près de 800 qubits logiques, avec des taux d'erreur logique ramenés à environ 10⁻⁷ et une consommation inférieure à un watt par qubit, le tout au sein d'un unique cryostat.
Cette feuille de route prend en compte les critères habituels de vitesse du calcul et de réduction du taux d’erreur mais aussi d’autres indicateurs comme la consommation électrique totale et le nombre de qubits intégrables par mètre carré. Les machines quantiques ont vocation à sortir des laboratoires pour se retrouver un jour dans les datacenters. "Leur installation et leur exploitation doivent rester soutenables", estime Pierre Desjardins.
Quandela : le nécessaire passage à l’échelle
Hasard du calendrier, Quandela a également dévoilé sa roadmap en avril et elle s’étend, elle aussi, jusqu’en 2033. La deeptech distingue trois étapes pour atteindre l’avantage quantique et le calcul à grande échelle tolérant aux fautes. Quatre générations de processeurs sont envisagées prenant cette-fois ci des noms d’étoiles ou de constellations, en partant de Canopus, le processeur actuel et ses 24 qubits physiques, pour arriver à Ursa Major (2032-2033), atteignant 1 000 qubits logiques et un QOPS (opérations quantiques par seconde) de 1014 pour les applications industrielles critiques.
Quandela a fait le choix stratégique de l'informatique quantique photonique qui utilise des grains de lumière, les photons, comme qubits. Contrairement aux puces supraconductrices, utilisées par IBM ou Google, qui doivent être refroidies à des températures proches du zéro absolu, les calculs photoniques s'effectuent sur des puces à température ambiante. Quandela a récemment adopté une approche hybride associant ce monde des qubits photoniques à celui des spins dans les semi-conducteurs.
Lors de l’événement IEEE Quantum Week de septembre dernier, Quandela a dévoilé, cette fois, une plateforme de calcul hybride associant processeurs quantiques (QPU) et processeurs graphiques (GPU), en s'appuyant sur la technologie Nvidia NVQLink. "Nous avons notamment réussi à optimiser les temps de latence entre ces différentes technologies", se réjouit Valérian Giesz, cofondateur de Quandela. Selon lui, "il existe une complémentarité de fait et les ordinateurs quantiques sont appelés à s’intégrer aux infrastructures de calcul existantes."
Après avoir levé 65 millions d'euros depuis sa création en 2017 via deux tours de table, Quandela préparerait une nouvelle levée de fonds. La deeptech emploie actuellement 150 collaborateurs, d’une vingtaine de nationalités, et prévoit d’atteindre prochainement 250 employés. Basée à Massy, sur le plateau de Saclay, elle joue la carte de la souveraineté. Le déploiement au CEA voisin de Lucy, ordinateur quantique photonique de 12 qubits, destiné au monde académique dans le cadre du Genci (Grand équipement national de calcul intensif), répond à cet enjeu.
Ce qui n’empêche pas Quandela de poursuivre son développement international, en particulier en Amérique du Nord et en Asie. "Lorsqu’un ordinateur est installé dans un pays, nous respectons la juridiction locale et proposons des logiciels open source afin que le client dispose des moyens de développer ses propres cas d’usage, en toute autonomie", précise Valérian Giesz. Pour accélérer son passage à l’échelle, Quandela a renforcé, en mai, son équipe de direction en nommant notamment Michel Paulin, ex-directeur général d'OVHcloud, à la tête de son conseil d’administration.
Pasqal : du Nobel de Physique au Nasdaq
Dernier champion français et pas le moindre, Pasqal a changé de dimension depuis ses débuts réussis au Nasdaq fin août, valorisant la société quelque deux milliards de dollars. La deeptech se distingue par sa maturité commerciale et industrielle avec sept machines quantiques en fonctionnement sur plusieurs continents. Elle se fixe une feuille de route particulièrement ambitieuse. "Nous visons une centaine de qubits logiques avec un taux d’erreur de 10⁻⁶ d’ici à la fin de 2029", affirme Loïc Henriet, CTO de Pasqal.
Depuis sa création en 2019, Pasqal, cofondée par le prix Nobel de Physique (2022) Alain Aspect, met à profit la technologie développée au sein du laboratoire de recherche de l'Institut d'optique de Paris-Saclay. A savoir le développement d'ordinateurs et de processeurs quantiques basés sur des atomes neutres. Ces derniers sont refroidis à une température proche du zéro absolu puis piégés par des faisceaux laser agissant comme des pinces optiques.
En mai, Pasqal a réussi une première mondiale en démontrant, dans une publication scientifique, que les qubits logiques surpassaient les qubits physiques pour résoudre des équations différentielles. La deeptech emploie aujourd’hui 322 collaborateurs dans le monde, dont 81 titulaires d’un doctorat. Basée à Palaiseau, elle dispose d’un environnement privilégié pour attirer les talents. "Le plateau de Saclay concentre, dans un rayon de quelques dizaines de kilomètres, des laboratoires de recherche, des écoles d’ingénieurs, des industriels formant un vivier exceptionnel", se réjouit Loïc Henriet.
Le directeur technique estime que le marché a désormais dépassé le stade de l’évangélisation. "La question n’est plus de savoir si le quantique produira des résultats, mais quand et comment, poursuit-il. Les entreprises doivent investir rapidement le domaine pour monter dans la courbe d’apprentissage. Attendre l’ordinateur universel reviendrait à attendre l’intelligence artificielle générale avant de se lancer dans l’IA."
A ses yeux, l’écosystème français présente une configuration assez unique. "Chaque fabricant a fait un pari technologique fort. Dans un premier temps, plusieurs types de processeurs quantiques devraient coexister, avec des synergies et des complémentarités entre acteurs." Comme cela s’est produit dans l’informatique avec le silicium, une consolidation du marché devrait ensuite intervenir autour de technologies industrialisables.