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La mécanique quantique, un saut en avant.

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Quand vous entendez le mot « quantique », à quoi pensez-vous en premier ? Sans doute à des références culturelles, tirées du cinéma ou de la télévision, qui en ont fait un synonyme des sciences et des mathématiques les plus complexes. Des scientifiques de la NASA dans Interstellar à Hulk dans l’univers Marvel, l’utilisation du terme « quantique » a souvent pour but de prouver à quel point ces personnages sont très intelligents.

Nous savons tous que la représentation de la science dans ces fictions n’est pas toujours fidèle à la réalité. Cependant, une chose est certaine : ceux qui travaillent avec la mécanique quantique au quotidien sont en effet des gens brillants, à l’instar d’Anthony Chagneau, notre expert quantique au sein département d’innovation d’Expleo à Vitrolles. Il est actuellement à la tête de l’un de nos nombreux projets d’innovation, qui porte notamment sur le développement d’un nouvel algorithme quantique. Il nous explique ici ce qu’est la mécanique quantique, en quoi elle est si innovante et comment elle peut aider de nombreux secteurs d’activités, de l’aérospatiale aux sciences de la vie.

Q : Bonjour, Anthony. Quel a été votre parcours pour arriver chez Expleo ?

 Basé à Vitrolles, dans le sud de la France, je suis ingénieur et titulaire d’un doctorat en mécanique et génie civil ainsi que d’un master en modélisation mathématique. J’ai rejoint Expleo il y a environ un an, après avoir occupé des postes de recherche à l’Université de Montpellier – où j’ai obtenu mon doctorat – et à l’Université de Marseille. Mon expertise universitaire repose sur ma capacité à modéliser des phénomènes physiques et à les analyser ou les simuler par le biais de calculs automatisés. C’est un travail passionnant et je suis conscient de la chance que j’ai de pouvoir l’explorer chaque jour chez Expleo.

 

Q : Sur quels projets êtes-vous particulièrement impliqué actuellement ?

J’ai rejoint Expleo dans le cadre d’une campagne de R&D. La mécanique quantique avait été identifiée comme un domaine qui pourrait vraiment profiter aux clients d’Expleo et nous démarquer de nos concurrents. Un ingénieur en data science et moi-même avons travaillé ensemble pour développer un nouvel algorithme quantique permettant de modéliser et d’analyser des phénomènes physiques (aérodynamique, thermodynamique ou vibrations) qui sont extrêmement difficiles à calculer à l’aide des méthodes conventionnelles. En six mois seulement, nous avons mis au point un tout nouvel algorithme dont les résultats se sont avérés fascinants. Chez Expleo, nous avons beaucoup de clients dans l’industrie aéronautique et spatiale et cet algorithme pourrait faire une énorme différence dans le développement d’avions plus écologiques, plus intelligents et plus sûrs.

 

Q : Quand on parle de « mécanique quantique », de quoi s’agit-il exactement ?

Pour le dire simplement, la mécanique quantique est la science de l’infiniment petit. L’atome – l’une des plus petites particules qui existent – constitue la base de tout ce qui nous entoure, quelle qu’en soit la taille. Vous, votre chat, l’arbre devant votre fenêtre et la planète sur laquelle nous vivons sont tous constitués d’atomes. La mécanique quantique explique les phénomènes d’interaction de ces minuscules particules et de leurs éléments constitutifs en dehors des lois conventionnelles de la physique. Penser ainsi donne naissance à un nouveau mode de compréhension du monde.

 

Pour ce qui est de l’informatique quantique, il faut la comparer à l’informatique traditionnelle pour en comprendre les ressorts. Tout ce qui se trouve dans votre ordinateur – les films, les jeux, la musique ou les documents de travail – est constitué de code binaire, soit une série de zéros et de uns. Les résultats de ses calculs sont « déterministes » et donc définitifs (par exemple, 2+2=4). En revanche, l’informatique quantique utilise ce qu’on appelle un qubit et toutes les nouvelles lois qui intègrent un certain degré d’aléatoire ou d’incertitude. Les résultats sont donc « probabilistes » et nous permettent de réaliser des calculs plus complexes.

 

Q : Pourquoi la mécanique quantique est-elle si importante ? Quels en sont les avantages ?

La mécanique et l’informatique quantiques pourraient changer la donne et ouvrir de nouvelles perspectives sur la façon dont nous percevons le monde qui nous entoure. D’un point de vue purement pratique, l’informatique quantique facilite grandement la réalisation de calculs complexes, traitant une grande quantité de données. L’ordinateur quantique est plus rapide et utilise moins de bande passante qu’un ordinateur classique, tout en donnant des résultats plus stables. La durabilité est également un aspect très important, bien que souvent négligé. Les ordinateurs quantiques seront en effet plus durables et moins polluants qu’un superordinateur sur le long terme.

 

Mais ce qui est encore plus important, c’est la possibilité de comprendre le monde d’une manière qui nous était impossible auparavant. Une chose aussi simple que la météo est en réalité extrêmement complexe et la science traditionnelle, même si elle fait de gros efforts, n’est pas en mesure de nous dire tout ce que nous voulons savoir. Grâce à une modélisation plus rapide et plus détaillée, nous pouvons faire un grand bond en avant dans de nombreux domaines.

 

Travailler dans une discipline aussi nouvelle est certes un défi, mais c’est aussi un immense privilège. Nous sommes à l’avant-garde de ce qui constitue une nouvelle frontière de la science.

 

Q : Où voyez-vous le plus grand potentiel pour la mécanique quantique ?

S’appuyer sur une bonne compréhension des sciences et des mathématiques ne peut être que bénéfique pour tous les secteurs. L’aéro, le rail, l’automobile et la finance prennent tous des décisions basées sur de grands volumes de données. La mécanique quantique peut simplifier tous leurs procédés. L’algorithme que j’ai développé, par exemple, résout un problème générique en mathématiques et peut être appliqué à grande échelle. Un domaine qui me semble particulièrement intéressant est celui des sciences de la vie et des produits pharmaceutiques. En effet, la simulation basée sur l’informatique quantique pourrait remplacer les tests en laboratoire, ce qui serait plus rapide, moins cher et plus sûr. La science a également un potentiel dans le développement de la technologie des batteries et des nouveaux carburants pour l’automobile et d’autres moyens de transport. Encore une fois, l’informatique quantique sert un objectif durable, et aide à se rapprocher de la neutralité carbone.

 

Q : Quelle est la prochaine étape de votre projet ?

A ce jour, notre projet est un grand succès. Il ne nous a fallu que six mois pour mettre au point notre nouvel algorithme, et nous prévoyons de publier très prochainement un article à ce sujet, avant d’envisager le dépôt d’un brevet. Nous espérons que nous pourrons bientôt commencer à appliquer cette innovation à des projets pour nos clients. La mécanique quantique représente une opportunité considérable et l’un des domaines scientifiques les plus passionnants et les plus innovants de notre époque. Tout cela n’est que le début d’une grande aventure, que je vous invite à suivre de près !

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