Etablir un leadership européen dans le domaine des capteurs quantiques. Telle est l'ambition de macQsimal, un projet sélectionné par la Commission européenne pour son initiative «FET Flagship on Quantum Technologies». Coordonné par le CSEM, ce projet réunit 14 partenaires industriels et académiques dont les universités de Bâle et de Neuchâtel et l’entreprise Orolia Switzerland. macQsimal vise à tirer parti des effets quantiques pour offrir de nouvelles opportunités économiques grâce à des capteurs d’une sensibilité et d’une précision sans précédent.
La première révolution quantique a donné naissance à des technologies cruciales telles que les transistors et les lasers. Sans ces derniers, les ordinateurs, les téléphones mobiles et internet auraient été inimaginables. Aujourd'hui, grâce à la possibilité de manipuler les propriétés quantiques fondamentales des systèmes et des matériaux, un nouveau tournant technologique majeur se profile. Une course mondiale est lancée pour maîtriser cette nouvelle technologie et réaliser des progrès décisifs dans des secteurs comme la santé, la sécurité, les transports, l'énergie ou les sciences environnementales.
Dotée d’un milliard d’euros, l'initiative «FET Flagship on Quantum Technologies» de la Commission européenne vise à positionner le continent à l'avant-garde de ce mouvement. Son objectif : soutenir des projets qui permettront de libérer tout le potentiel de la technologie quantique, mais aussi d’en assurer la valorisation dans l’économie.
Amener les performances des capteurs aux frontières du possible
Les capteurs quantiques sont appelés à figurer au cœur de cette nouvelle ère. Promettant d'augmenter considérablement les performances des appareils électroniques grand public, des dispositifs médicaux ou d’objets connectés, ils pourraient aussi offrir des opportunités complètement nouvelles, encore insoupçonnables. Le projet européen macQsimal va chercher à exploiter le potentiel des cellules à vapeur atomique afin de fournir au grand public une nouvelle génération de capteurs ultra efficaces.
Pour l’occasion, un consortium de 14 partenaires représentant l’ensemble de la chaîne de valeur, de la science fondamentale au déploiement industriel, a été formé. Il sera coordonné par le CSEM. «Nous développons depuis dix ans des systèmes quantiques complexes tels que des horloges atomiques miniatures», explique Mario El-Khoury, directeur général du centre de R&D suisse. «Au cœur de cette technologie, les cellules à vapeur atomique micro-fabriquées devraient doper les performances des capteurs de manière phénoménale, ce qui entraînera d'énormes progrès dans bien des domaines», complète Jacques Haesler, coordinateur de macQsimal et chef de projet au CSEM.
La précision helvétique en première ligne
Décrochant près de la moitié du budget prévu, la Suisse va jouer un rôle clé dans ce projet. Outre le CSEM, les universités de Bâle et de Neuchâtel y sont notamment associées. «Nous nous réjouissons de pouvoir valoriser dans un domaine aussi prometteur l’expertise de la mesure du temps de la région», s’enthousiasme Gaetano Mileti, professeur au sein du Laboratoire temps-fréquence de l’Alma mater neuchâteloise. Celui-ci rappelle que les compétences des partenaires neuchâtelois engagés dans le projet trouvent toutes leur origine à l’ancien Observatoire cantonal.
Egalement issue de ce dernier, l’entreprise Orolia Switzerland complète en effet le bras régional de macQsimal. Pascal Rochat, son directeur général, se félicite de l’orientation commerciale du projet : «Une telle initiative est très intéressante pour notre société, car elle nous livrera les clés d’une technologie de pointe dont les applications potentielles vont des GPS et des réseaux 5G aux capteurs sous-marins».
Créer une industrie des capteurs quantiques en Europe
Comme Pascal Rochat le relève, la valorisation industrielle des technologies développées figure au centre des préoccupations des partenaires de macQsimal. Pour ce faire, les partenaires du projet vont combiner la physique des capteurs de pointe avec des cellules à vapeur atomique «micro-fabriquées», connues sous le nom de MEMS. Un tel procédé doit faciliter une production à grande échelle, alliant fiabilité maximale et coûts avantageux.
Des méthodes avancées de compression (squeezing), d'intrication (entanglement) et d'électrodynamique quantique en cavité (cavity QED) seront appliquées à des capteurs miniaturisés pour offrir une plate-forme avant-gardiste à usages multiples. Dotée d'une sensibilité exceptionnelle, celle-ci permettra de mesurer cinq «observables» physiques-clés : le temps, le mouvement de rotation, les champs magnétique et électrique et la concentration de gaz. Elle servira de base au développement de prototypes pour des applications dans des domaines tels que la navigation autonome, le diagnostic médical non invasif et la détection de substances chimiques.
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