L'Occitanie s'affirme dans la physique quantique et ses applications industrielles (2024)

L'Occitanie rêve de saut quantique et de particules intriquées. Alors qu' Emmanuel Macron a annoncé, mi-janvier, un plan sur cinq ans de 1,8 milliard d'euros , la région entend bien se faire une place dans le paysage de la recherche et des applications industrielles quantiques.

«Les deux pôles universitaires de Toulouse et de Montpellier comptent de nombreux laboratoires de recherche très actifs…» démarre ainsi Xavier Marie. Cet enseignant-chercheur à l'Insa Toulouse est à l'initiative du nouvel Institut quantique occitan avec ses collègues Isabelle Robert-Philip, chercheuse au CNRS et David Guéry-Odelin, enseignant-chercheur à l'université́ Toulouse-III - Paul Sabatier. «Nous ne sommes pas trop de trois pour dynamiser l'écosystème régional autour des technologies quantiques», poursuit Xavier Marie

Des recherches à un tel niveau ne peuvent plus être menées seuls, reconnaissent-ils. «On ne peut être forts que si on se rassemble! Il faut mettre en place ces réseaux pour que la communauté de chercheurs apprenne à se connaître et à se faire confiance», comme c'est le cas dans d'autres domaines tels que les nanotechnologies et le calcul.

Premier défi sur les technologies quantiques

L'objectif de cet Institut quantique occitan, né officiellement le 1^erjanvier 2021, est donc de fédérer les forces régionales, de les mettre en interaction, «ce qui résulte d'une approche bottom-up des académiques des deux pôles (physique, sciences de l'ingénieur…), initiée il y a déjà quatre ans du fait de l'importance stratégique du sujet», se souvient le chercheur. Douze laboratoires pluridisciplinaires sont impliqués, soit environ 200 chercheurs en mécanique et ingénierie quantiques, qui adressent principalement trois axes applicatifs: les communications sécurisées, les capteurs et la métrologie, et la simulation quantique.

«L'écosystème local est très important et il faut qu'il soit varié, chacun apportant sa compétence, sur les applications, la théorie, la physique ou l'informatique…» reconnaît Frédéric Magniez, directeur de recherche à l'Institut de recherche en informatique fondamentale (Irif). Ce titulaire de la chaire annuelle Informatique et sciences numériques au Collège de France cite pour exemple la réussite de l'Institute for Quantum Computing (IQC) à l'université de Waterloo au Canada.

Les synergies au sein du «hub» occitan quantique en font la troisième force nationale après l'Ile-de-France (PCQC, Sirteq) et le bassin rhônalpin (Quantum Engineering Grenoble). Soutenu financièrement par la région, l'Institut quantique occitan s'intéresse également aux interfaces avec les grands industriels et à la formation en ingénierie quantique. «Nous réfléchissons avec de grands groupes, comme IBM à Montpellier ou Airbus, Thales et le CNES à Toulouse, aux stratégies à mettre en place pour renforcer les partenariats public-privé et l'excellence régionale», poursuit Isabelle Robert-Philip.

La recherche applicative est une nécessité. Début 2021, dans le cadre d'un Défi clé «Technologies quantiques», porté par le CNRS, un premier appel à projets a permis d'attribuer 12 bourses de thèses de doctorat et 9 contrats postdoctoraux. L'équipe tient aussi à embarquer les start-up et les TPE-PME locales dans cette dynamique.

Former des ingénieurs aux technologies quantiques

«L'idée est d'être à l'écoute de la demande des industriels qui craignent d'être freinés en termes d'innovation par manque de compétences. Des actions de formation seront proposées ou renforcées, au niveau des écoles d'ingénieurs et des doctorants en formation initiale, comme pour les ingénieurs et techniciens en formation continue», explique Isabelle Robert-Philip.

Certes, quelques écoles d'ingénieurs en France disposent de filières intégrant des enseignements de physique quantique ou d'introduction aux technologies quantiques, «mais cela reste encore très insuffisant. Nous avons vraiment une carte à jouer, y compris dans les formations universitaires», insiste Xavier Marie.

L'Institut occitan n'entend pas travailler en vase clos. «Nous travaillerons avec les autres hubs déjà cités, mais également avec des acteurs de Provence ou d'Aquitaine, où un institut équivalent vient d'être lancé», complète Isabelle Robert-Philip qui rappelle l'importance de construire leurs actions à l'échelle nationale et européenne. «En s'ouvrant à tous types de collaborations, principalement sur deux thématiques que nous avons identifiées avec les industriels: les capteurs et les communications quantiques pour le spatial. Sur ce dernier volet, nous sommes en Occitanie leaders avec des démonstrateurs en cours de développement, des projets d'envergure européenne.»

Accélérer la recherche pour aller plus loin

Les technologies quantiques évoluent très vite… Aussi, les académiques, comme les industriels, ont compris qu'un cercle vertueux doit s'établir entre une recherche très amont, une recherche appliquée et une recherche technologique. «Ce domaine sans recherche fondamentale ne peut pas exister, ni un transfert très rapide vers l'applicatif», résume Xavier Marie.

Un des défis majeurs de l'initiative occitane sera de pérenniser la dynamique sur le long terme, bien au-delà des quatre années que doit durer le «Défi clé» de la région. «Nous sommes toujours à la recherche d'autres sources de financement, notamment avec un contrat de plan Etat-région sur les technologies quantiques pour équiper nos laboratoires de gros équipements et les fonds Feder. Soit au total, 15 à 20millions d'euros mobilisés sur cinq ans», conclut-il.

Enfin, dans ce futur proche, le directeur de recherche de l'Irif, Frédéric Magniez s'interroge sur les nouvelles perspectives académiques. «Après avoir favorisé les échanges, les rencontres, les stimulations dans le monde de la recherche d'une part, et avec les industriels d'autre part, reste à savoir s'il faut créer rapidement un nouveau laboratoire pour trouver dans quelles directions aller.»