Comment la physique quantique peut aider à renforcer la sécurité d’Israël

Lundi, le Premier ministre Benjamin Netanyahu a annoncé un projet qui renforcerait les capacités de collecte de renseignements d’Israël grâce à l’utilisation de la technologie quantique.

« Je vais bientôt annoncer le programme scientifique technologique pour renforcer la sécurité d’Israël », a déclaré M. Netanyahu aux ministres des sciences et aux délégations de 25 pays lors d’une convention à Jérusalem.

« Entre autres choses, le programme révolutionnaire fera progresser Israël dans la technologie quantique. Ce domaine est vital pour l’intelligence d’Israël », a-t-il dit, exprimant son espoir qu’Israël devienne un leader mondial dans ce domaine.

À la suite de cette déclaration, le Times of Israël a demandé à Emanuele Dalla Torre, physicien né en Italie et membre du Centre des technologies quantiques de l’Université Bar-Ilan, de faire la lumière sur ce qu’est la technologie quantique et comment cette technologie peut-elle aider à la collecte de renseignements.

Le Premier ministre Benjamin Netanyahu (C) lors d’une convention internationale des ministres de la science à Jérusalem le 28 mai 2018. (Jorge Novominsky / GPO)

La physique quantique, découverte au début du XXe siècle, décrit les propriétés des particules microscopiques. Au sein de la communauté scientifique, l’étude de la physique quantique est autant considérée comme révolutionnaire que l’étude de la nanotechnologie, et les États-Unis, la Chine et les pays européens se précipitent pour développer des technologies basées sur des principes quantiques.

« L’annonce de Netanyahu est une excellente nouvelle pour les chercheurs israéliens », a déclaré Dalla Torre. « Si vous avez le potentiel pour cette technologie, vous voulez être là », a-t-il déclaré. « Si vous n’investissez pas dans la recherche, vous n’aurez pas le savoir-faire. »

La physique quantique est différente de la physique régulière. L’un des principes clés de cette science passionnante est le principe de superposition, qui annonce que contrairement aux objets ordinaires, pouvant être dans un seul endroit à n’importe quel moment, de minuscules particules peuvent se trouver à la fois ici et là, en même temps.

« Tout comme les ondes qui sont à plus d’un point en même temps, les particules quantiques peuvent être à plus d’un point à la fois », a expliqué Dalla Torre par téléphone. Ce phénomène est également appelé la dualité des ondes de particules.

Le principal défi, a déclaré Dalla Torre, est de transformer les connaissances théoriques et expérimentales qui ont été accumulées dans les universités en technologie utile.

Dr. Emanuele Dalla Torre, membre du centre des technologies quantiques de l’Université Bar-Ilan (Yoni Reif)

La physique quantique est « inspirante » et les chercheurs ne savent pas encore vraiment ce qu’ils comprennent réellement dans ce domaine, a déclaré Dalla Torre. Le défi, a-t-il dit, est de « prendre cette idée et d’en faire un système ou une technologie. C’est ça le buzz. »

Il a expliqué trois technologies de pointe qui découlent de la physique quantique : la détection quantique, qui est la création de dispositifs effectuant des mesures de précision en utilisant des particules quantiques. Vous utilisez cette application lorsque vous devez être extrêmement précis. Un dispositif de précision quantique a déjà été développé, a expliqué Dalla Torre, à savoir le dispositif d’horloge atomique, qui utilise une fréquence de transition d’électrons comme critère pour garder le temps. Le système de défense aérien d’Israël du Dôme de fer utilise une horloge atomique dans le cadre de sa technologie, a déclaré Dalla Torre.

La deuxième technologie est la communication quantique, qui permet le transfert sécurisé de la communication pour les fichiers et les données. En août dernier, la Chine est devenue le premier pays au monde à mettre en œuvre la technologie quantique dans son projet Jinan, qui serait le premier réseau informatique non piratable au monde.

La troisième technologie, a-t-il dit, est considérée comme le « Saint Graal » des technologies quantiques : l’informatique quantique. « L’idée est de créer un ordinateur en utilisant des particules quantiques », a-t-il déclaré. Cela pourrait signifier utiliser des électrons, des photons, qui sont de minuscules morceaux de lumière, ou même de minuscules fils de super-conducteurs dans l’ordinateur.

« L’idée du calcul quantique est basée sur le principe de la superposition », a-t-il déclaré. Ce principe permettrait à l’ordinateur d’exécuter des calculs en parallèle – en même temps – accélérant ainsi le processus de calcul.

Mais parce que les bits quantiques simples sont plus lents que les chiffres binaires informatiques réguliers, ou bits, les unités de base utilisées dans l’informatique et les communications numériques, il faut une très grande quantité de bits quantiques pour révolutionner l’informatique, a expliqué Dalla Torre.

Illustration d’un ordinateur Quantum bleu brillant (sakkmesterke; iStock by Getty Images)

Des chercheurs du monde entier ont déjà créé de petits ordinateurs quantiques, mais ils ne sont pas encore assez bons pour effectuer des calculs complexes, a déclaré Dalla Torre. Les capacités de calcul de ces ordinateurs ont sauté de 15 qubit (bits quantiques) à 70 qubit en un an, a-t-il dit. Cela crée un ordinateur qui est plus complexe qu’un ordinateur ordinaire, mais pour être utile, il doit avoir des milliers, voire des millions de qubits. La grande question est de savoir, de combien ces vitesses vont-elles continuer à croître.

Si un ordinateur quantique à haute vitesse peut effectivement être conçu, il sera capable de factoriser de grands nombres et de faire des calculs mathématiques compliqués à des vitesses très élevées, a-t-il dit. Cela permettrait aux utilisateurs de ces ordinateurs de déchiffrer les protocoles RSA, le système de cryptage largement utilisé pour sécuriser la transmission de données sur Internet et accéder à ces informations.

« Si j’ai cette technologie, alors je peux comprendre et lire tous les messages transférés sur Internet », a déclaré Dalla Torre, ce qui n’est pas le cas aujourd’hui. Mais il s’agit d’un projet à long terme, et son succès n’est pas garanti.

L’informatique quantique, a-t-il dit, est encore à un « niveau très basique ». Et même si les chercheurs n’atteindront jamais le Saint Graal, a-t-il précisé, toute avancée sur le terrain aidera d’autres aspects des technologies quantiques.

L’Université Bar-Ilan se positionne comme un leader national dans le domaine de la science quantique et, en juin dernier, elle a ouvert son centre de recherche et de développement de la technologie quantique, le centre QUEST Impact Quantique en Science et Technologie.

En Israël, le Comité de planification et de budgétisation du Conseil de l’enseignement supérieur a déclaré l’année dernière qu’il investirait des dizaines de millions de dollars dans la recherche sur la technologie quantique dans son plan quinquennal. La communauté européenne soutient également le développement de la technologie quantique à travers un programme d’un milliard d’euros appelé « Flagship ».