Pas de doute, le quantique est le futur de l’informatique. Pour ne pas rater ce virage majeur, la France doit se préparer dès maintenant. Elle ne manque pas d’atouts. Six start-up sont déjà sorties des laboratoires avec l’objectif de commercialiser un calculateur quantique. Un pied bien ancré dans la R&D, elles visent l’industrialisation de leurs technologies dans les prochaines années. Mais la route est encore longue et incertaine. Il leur reste des verrous scientifiques à faire sauter et des défis d’ingénierie à relever : lasers, cryogénie, électronique de contrôle… Pour y répondre, ces champions naissants, comme Pasqal et Quandela, doivent s’entourer de fournisseurs de technologies dites habilitantes. Une industrie commence à éclore, en France et en Europe, pour faire passer le calcul quantique au stade supérieur. Et transformer une découverte scientifique en un nouveau marché à haut potentiel.
Des grands noms de l'industrie déjà investis
Ces fournisseurs de technos habilitantes existent déjà. Ce sont pour la plupart des industriels établis qui n’ont parfois aucune idée de leur valeur ajoutée sur le sujet. «La première fois que j’ai entendu parler de quantique, c’est quand Alice & Bob m’a passé commande de câbles, fin 2021», se souvient Grégory Golf, le directeur général adjoint d’Atem, un spécialiste de la connectique en milieux extrêmes. Intrigué, il rend visite à la pépite pour comprendre les besoins de ce client particulier, dont le système opère dans un environnement sub-kelvin (les températures les plus basses de l'univers), puis se rend chez le constructeur français de cryostats CryoConcept. «Nous sommes passés de trois à cinq, avec l’institut Néel et le CEA-Leti, raconte-t-il. C12, une autre start-up du calcul, nous a rejoints, puis l’un de nos concurrents, Radiall.»
Résultat : en septembre 2021 est lancé un programme de R&D de quatre ans et demi et 8 millions d’euros, financé par la stratégie nationale quantique, dont l’objectif est la simulation de l’architecture cryogénique et connectique du système quantique. «Nous avons eu envie d’entraîner des entreprises qui, comme Atem, ne connaissent rien au quantique», explique Grégory Golf. Dans cet esprit, le pôle de compétitivité Systematic prépare, pour 2024, une série de rencontres afin de «réunir un maximum d’acteurs autour des technologies habilitantes, qu’ils soient très proches ou très loin du sujet. Nous allons partir de la base : les besoins des start-up du calcul pour aller jusqu’à l’industrialisation», indique Daniel Vert, chargé du quantique au pôle.
Le lancement de la stratégie nationale quantique, début 2021, a déjà permis de mobiliser de grands noms de l’industrie. Comme Orano, géant du nucléaire, qui a investi en 2022 15 millions d’euros dans une usine de production d’isotopes stables au Tricastin (Drôme). Le tout pour fournir, notamment, des start-up du calcul comme Qubly (ex-Siquance) en silicium 28. «C’est un marché qui démarre, pour lequel on attend un développement fort dans la prochaine décennie, analyse le responsable de l’activité Isotopes d’Orano, Laurent Bigot. Nous échangeons avec des start-up et d’autres acteurs pour nous insérer dans leur future chaîne industrielle.» À l’opportunité économique, encore lointaine, s’ajoute un enjeu de souveraineté : jusque-là, l’immense majorité de ces éléments était produite en Russie.
Autre mastodonte, autre méthode. En 2020, Air Liquide acquiert CryoConcept pour récupérer une compétence développée une dizaine d’années auparavant pour le spatial, puis perdue : celle de la cryogénie sub-kelvin. L’objectif : «Accompagner la montée à l’échelle du quantique avec des systèmes puissants et efficaces énergétiquement», avance Luc Gaffet, le directeur du marché big science et quantique du groupe. Le spécialiste des gaz industriels veut tenter de détrôner le leader norvégien Bluefors, dont les cryostats équipent la majorité des start-up développant des puces quantiques, au moment où la technologie changera d’échelle. «Les produits de Bluefors sont optimisés pour la recherche, mais les figures de mérite [les critères d’évaluation, ndlr] seront différentes lorsque l’on créera un produit, souligne Maud Vinet, la PDG de Quobly. Cela ouvre les discussions avec d’autres acteurs, comme les français Air Liquide et Absolut System.»
La deeptech s'intéresse aux technologies habilitantes
Rares sont les entreprises qui se sont lancées sur le sujet avant 2020. C’est le cas d’Exail, né de la fusion de Muquans et iXblue. «Les gens ne donnaient pas cher de notre peau à la création de Muquans, en 2011, se souvient Bruno Desruelles, devenu le vice-président photonique d’Exail. Mais nous étions parmi les premiers à démontrer que les technologies quantiques pouvaient apporter un avantage compétitif.» Pour concevoir des horloges atomiques et des gravimètres, l’entreprise «développe des dispositifs qui ont vite intéressé des entreprises du domaine», assure-t-il. Ses lasers équipent notamment Pasqal, dont le calculateur repose également sur les atomes froids, mais aussi la start-up des communications quantiques Welinq, qui utilise la même approche. Créée en 2022, la jeune pousse compte sortir un premier produit dès 2024. «Avoir Exail comme fournisseur accélère drastiquement notre développement, car il nous livre des produits aux standards industriels, se réjouit Tom Darras, son PDG. Un an après notre création, la moitié de notre produit est déjà prête, alors que certains de nos concurrents, notamment aux États-Unis, rencontrent des difficultés sur l’approvisionnement en lasers.»
Tout n’est pas toujours aussi fluide. Car au fil du développement des systèmes quantiques, des besoins nouveaux apparaissent, trop spécifiques pour être couverts par les technologies existantes. La réponse à ces défis se cache souvent dans des laboratoires. L’Europe peut faire valoir son excellence en la matière. SilentSys, une start-up du Mans (Sarthe), est issue de recherches menées à l’université suisse de Neuchâtel sur l’électronique ultra-bas bruit.
L’institut Néel de Grenoble (Isère), lui, a fait naître Silent Waves en janvier 2022. Sa mission ? Amplifier le signal émis par les qubits sans le perturber, pour pouvoir le lire et l’exploiter. «C’est une techno habilitante d’électronique quantique, précise Luca Planat, son PDG. Les circuits que l’on fabrique sont faits selon le même design que les qubits supraconducteurs, ce qui nous permet d’atteindre la limite quantique du bruit, soit le plus bas niveau de bruit possible.» Si son produit n’est pas à proprement parler industriel – il est encore fabriqué en salle blanche académique –, il est déjà vendu à des laboratoires… et intéresse des groupes et des start-up du calcul. «Ils nous annoncent des besoins de centaines d’amplificateurs dans les prochaines années, confie le scientifique. Tout l’enjeu consistera à stabiliser nos procédés de fabrication et de caractérisation des dispositifs pour être sûrs de répondre à leurs spécifications.» Avec une crainte : «Que l’on ne puisse pas répondre à la demande ou que le marché ne suive pas.»
La technologie ou le marché, qui sera mûr en premier ? L’avenir du secteur dépend de la réussite des start-up à changer de dimension. Et ce succès reposera en grande partie sur leurs partenaires. «Dans les technos habilitantes, tout ce qui sera mis sur le marché doit être de qualité industrielle», prévient Guillaume De Giovanni, le cofondateur de Viqthor en août 2022. Lui développe une technologie de contrôle des qubits en environnement cryogénique via la fibre optique. Une alternative aux câbles métalliques censée réduire l’encombrement et l'émission de chaleur dans le cryostat. Soit l’un des défis majeurs pour faire passer ces systèmes à l’échelle industrielle. S’il lui reste des verrous majeurs à lever, sa feuille de route est ambitieuse : réussir à manipuler 100 qubits d’ici à 2024… «Puis multiplier ce nombre par dix tous les ans pour atteindre le million de qubits en 2028», promet l’entrepreneur venu des capteurs quantiques. Comme pour le calcul, différentes voies technologiques sont explorées pour répondre à cet enjeu.
L'éternel défi du financement
Silent Waves, lui, cherche à extrapoler sa technologie d’amplification à toute la ligne de contrôle des qubits et à créer «des circuits intégrés cryogéniques s’appuyant sur des matériaux et une architecture supraconducteurs», évoque Luca Planat. Pourtant expert de la cryogénie, le groupe Absolut System se penche lui aussi sur la question dans le cadre de recherches avec l’institut belge de microélectronique (Imec). Le projet : faire fonctionner des puces de calcul conventionnelles à des températures de 2 à 4 kelvins, soit juste au-dessus du cœur du cryostat. «C’est un saut technologique qui permettrait de concevoir des ordinateurs conventionnels 150 fois plus puissants pour une même consommation, argue Julien Tanchon, son directeur général. Et de fournir de l’électronique de contrôle dans les calculateurs quantiques.»
Les start-up du calcul, de leur côté, s’activent. Quobly, a bouclé en juillet un tour de table de 19 millions d’euros, Alice & Bob s’apprête à mettre en ligne le premier qubit supraconducteur protégé contre les erreurs au monde et C12 a investi plusieurs millions d’euros dans une ligne de production pilote destinée à sa R&D, inaugurée le 27 octobre. Des petits pas, qui rappellent la réalité du secteur. «Le quantique restera sur de très petits volumes dans la décennie à venir, reconnaît Théau Peronnin, le PDG d’Alice & Bob. Alors comment faire apparaître les maillons de la chaîne et soutenir leur développement, sans effet de volume ?»
Les plans de financement nationaux et européen visent à combler le creux, mais bénéficient surtout aux fournisseurs d’équipements de laboratoire, comme Plassys, dont les machines d’épitaxie moléculaire sont utilisées pour fabriquer des qubits supraconducteurs dans la plupart des grands laboratoires mondiaux. «Les différents plans nationaux s’enchaînent suffisamment pour nous apporter une hausse d’activité continue», rapporte Jean-Philippe Fauvarque, chef de projet chez Plassys. L’activité «supra» couvre désormais plus de la moitié des 8,5 millions d’euros de chiffre d’affaires de l’entreprise et est «un élément important de notre stratégie». Idem pour Riber, dont les machines du même type, vendues entre 3 et 8 millions d’euros à des équipes de recherche, représentent «une augmentation intéressante de l’activité», glisse son président Christian Dupont. Les deux entreprises travaillent pour accompagner la mue de leurs clients académiques en industriels.
Un changement de casquette radical. «Ceux qui fabriquent des solutions de calcul font encore tout eux-mêmes, comme dans un labo, observe Grégory Golf, d’Atem. Il faut qu’ils évoluent vers un rôle d’intégrateur de nos technologies pour gagner du temps et se concentrer sur ce qui les différencie.» Pour tenir tête à la concurrence internationale, plus verticalisée, le tissu français étoffé pourrait être un gage de compétitivité, estime-t-il. La filière naissante se connaît bien et a rapidement noué des liens. «La France a un écosystème très riche, qui fonctionne de manière collaborative et permet de faire du pays une place forte, observe Luc Gaffet, d’Air Liquide. C’est une motivation à l’implantation de certaines entreprises étrangères sur le territoire.» La plupart des fabricants de puces quantiques se font à l’idée, se préparant à adopter le modèle fabless prisé par le secteur de l’électronique. Il faudra pour cela viser au-delà de l’Hexagone, en Europe, voire ailleurs. Une approche qui «demande de sécuriser les contrats avec les fournisseurs, de mettre en place des interdépendances, différentes sources d’approvisionnement», anticipe déjà Maud Vinet. En somme : raisonner en véritables industriels.
Vous lisez un article de L'Usine Nouvelle 3711 - Septembre 2023
