Les travaux chinois autour des radars et des communications quantiques – notamment avec le lancement du satellite Micius – ont un temps attiré l’attention sur des technologies qui ne sont encore qu’émergentes, mais dont certains n’hésitent pas à dire qu’elles ont un pouvoir aussi disruptif sur les systèmes de forces que l’arrivée de l’informatique.
Les technologies liées au quantique sont celles touchant à l’infiniment petit. Le domaine n’est, en cela, pas neuf et certains auteurs voient dans le développement des technologies liées au nucléaire ou au laser une « première révolution quantique ». La « deuxième révolution quantique » a quant à elle trait à « la manipulation et au contrôle de systèmes quantiques individuels (tels que des atomes, des ions, des électrons, des photons, des molécules ou des quasi-particules variées) permettant d’atteindre la limite quantique standard, c’est-à‑dire la limite de précision de mesure aux échelles quantiques (1) ».
Dès lors qu’il est question de contrôle à ces échelles, la logique dépasse celle de la conception de nanomatériaux par l’assemblage d’atomes par exemple. Elle implique plutôt de jouer sur les propriétés des particules pour tirer parti d’une physique en rupture avec la physique classique. Le domaine est d’autant plus complexe que la physique quantique n’en est elle-même qu’à ses débuts, que bon nombre de ses principes ne sont pas encore complètement expliqués et qu’il est possible qu’un certain nombre ne soient même pas encore découverts. Pour autant, plusieurs applications technologiques sont envisageables en fonction de l’état actuel des connaissances.
En tant que telles, les technologies quantiques ne sont pas spécifiquement militaires et ont un potentiel dual. De même, sauf à imaginer une arme créant la décohésion d’une cible à l’échelle (sub)atomique, les applications actuellement envisagées concernent surtout l’évolution – parfois radicale – de technologies existantes, avec des gains de performances sans commune mesure avec les progrès enregistrés jusque-là. A priori, trois domaines sont concernés par les technologies quantiques : les communications et leur cryptage ; les technologies de détection (radar ou sonar) ; les systèmes reposant sur l’informatique.
Les communications quantiques
Le principe de fonctionnement de systèmes de communication ou de détection quantiques repose sur l’intrication quantique. Concrètement, cela consiste, pour simplifier, à « scinder » des photons (en caricaturant, à la manière d’une mitose cellulaire). Ils resteront liés du fait de leurs propriétés quantiques, en dépit des distances. La Chine a ainsi mis en orbite Micius (Mozi), la première plate-forme devant permettre des transmissions quantiques, assurant un degré inédit de sécurité des communications. Lancé en 2016, le satellite a permis en 2017 une transmission de 7 400 km entre Beijing et Vienne en distribuant des clés cryptographiques. En 2020, Micius a transmis des flux de photons intriqués entre deux terminaux distants de 1 200 km, jouant effectivement un rôle de satellite de communication.
L’intrication quantique a pour avantage que si un flux de photons – typiquement, codés pour transmettre un message – est intercepté, les photons « contrôle » réagiront automatiquement. La sécurité des transmissions est donc garantie en permanence, une autre clé de cryptage pouvant ensuite être distribuée. Du reste, les photons eux-mêmes sont transmis en un flux porté par laser, et intercepter le faisceau de manière à capter et à décoder le flux paraît en soi hasardeux. Les obstacles ne manquent cependant pas, à commencer par le classique problème de la diffraction laser dans l’atmosphère. Mais Micius représente déjà en soi une réelle avancée, alors que les principes de la cryptologie quantique étaient déjà testés au début des années 2000 (2). La Chine entend disposer à terme de 20 satellites du même type et ainsi créer un réseau de communication quantique en bonne et due forme.
Une révolution de la détection ?
Le principe de l’intrication quantique peut également être mis à profit dans des systèmes de détection. Après la scission, des photons transmis par micro-ondes dans l’atmosphère ou la mer pourraient ainsi jouer le rôle d’un « ping » sonar ou d’une onde radar. L’étude du « photon contrôle », non envoyé, permet alors d’effectuer des détections et de les caractériser – du moins en théorie. La détection sur de gros volumes d’espaces implique de répéter le processus un grand nombre de fois. L’avantage de l’utilisation de particules subatomiques apparaît alors évident : peu importe la matière touchée, celle-ci affectera le comportement des photons « de contrôle » restés au centre d’analyse. Le système a donc un potentiel bien réel dans la lutte contre-furtivité.
Reste ensuite à déterminer les schémas de réaction permettant d’interpréter ce comportement, ce qui nécessite des puissances de calcul phénoménales, qui pourraient être rendues possibles par une informatique quantique elle-même en développement (voir l’encadré). De facto, les expériences actuellement menées le sont dans un cadre de R&T et l’opérationnalisation est encore loin. Si ces travaux finissent par aboutir, d’autres percées seraient à prévoir dans d’autres secteurs de la détection, notamment en guerre sous-marine. Là aussi, l’accroissement des puissances de calcul informatique offre des possibilités de traitement qui seront plus qu’utiles – en gardant à l’esprit que, en l’état actuel, elles pourraient ne pas être suffisantes. De plus, les obstacles ne sont pas minces. Pour l’instant, l’intrication quantique dans une séquence de détection radar n’a été confirmée qu’à une distance de 100 km dans l’atmosphère, mais la Chine travaillait dès 2016 sur des expériences à 1 000 km.
Par ailleurs, des applications issues de la médecine pourraient elles aussi constituer une menace. Les SQUIDS (Superconducting quantum interference devices) sont déjà utilisés pour mesurer d’infimes variations du champ magnétique dans le cerveau. S’ils sont positionnés sur un nombre suffisamment important de vecteurs, ils peuvent alors servir de magnétomètres/détecteurs d’anomalies magnétiques. Historiquement, ces derniers sont surtout employés pour la détection de sous-marins, mais leur portée est faible – ils doivent passer pratiquement au-dessus de la cible – et il est possible de leur échapper en cas d’immersion profonde. Mais les SQUIDS pourraient aussi être utilisés dans la mer. Jusqu’ici, deux barrières à leur utilisation empêchaient toute opérationnalisation. La première est la nécessité de les refroidir avec de grandes quantités d’azote liquide. Entre-temps cependant, des microsystèmes de refroidissement sont apparus. Autre barrière, la nécessité de multiplier les vecteurs pour offrir la « vue » la plus large possible. Or les évolutions de systèmes de drones, qu’ils soient sous-marins, aériens ou de surface, pourraient apporter une solution.
D’autres applications de détection sont également envisagées, cette fois à plus court terme : des antennes RF (radiofréquence) miniaturisées pour la réception, mais aussi des systèmes d’imagerie 3D qui pourraient être utiles pour la cartographie des fonds marins, mais aussi d’installations souterraines. Les systèmes envisagés permettraient une détection y compris par temps de brouillard ou en zone poussiéreuse ou encore dans des environnements complexes, comme les jungles. La détection de tirs par procédé photo-acoustique pourrait également être beaucoup plus précise. Dans nombre de cas de figure, les technologies mises en œuvre nécessitent de maîtriser celles liées aux lasers. Le domaine de la détection et de la classification d’agents chimiques est aussi évoqué.
