L’ONERA dans la deuxième révolution quantique !

Témoignage de Sylvain Schwartz, ingénieur-chercheur au département Physique de l’ONERA

Vous avez été recruté en août 2020 après un parcours à Thales, à l’université d’Harvard et au laboratoire Kastler Brossel, pourquoi avoir choisi l’ONERA ?

J’ai été très influencé par Emmanuel Rosencher, ancien Directeur scientifique de l’ONERA, qui fut mon professeur à l’Ecole Polytechnique, et dont la passion pour faire émerger de nouvelles applications à partir de la recherche la plus fondamentale était hautement communicative ! Tout au long de mon parcours, je suis resté en contact avec des chercheurs de l’ONERA, et notamment avec l’équipe capteurs inertiels à atomes froids, dont les thématiques de recherche étaient proches des miennes. L’ONERA est à la pointe mondiale de la technologie des gravimètres à atomes froids embarquables, et a récemment été sollicité par le ministère des Armées pour fournir plusieurs de ces capteurs au SHOM*. C’est un exemple remarquable de développement d’un nouvel instrument opérationnel issu des technologies quantiques !

Mais il ne s’agit pas de la seule technologie quantique étudiée à l’ONERA : d’autres chercheurs y travaillent sur des applications aussi variées que les communications spatiales, la détection ou le calcul de haute performance.

Enfin, mon souhait de rejoindre l’ONERA est entré en résonance avec la stratégie de la direction scientifique : structurer les actions en cours sur les technologies quantiques.

Pouvez-vous nous en dire plus sur ces fameuses « technologies quantiques » ?

La théorie quantique décrit l’ensemble des lois physiques qui régissent le comportement des particules à l’échelle microscopique. Développée au XXème siècle par de grands noms de la physique comme Einstein, Heisenberg, Schrödinger ou de Broglie, elle a permis un certain nombre d’innovations majeures qui ont profondément transformé la société, telles que le laser et les semi-conducteurs (on parle parfois de « première révolution quantique »). En retour, certaines de ces applications ont ouvert de nouvelles possibilités aux chercheurs, notamment celle de contrôler des particules élémentaires et leurs interactions, ouvrant la voie à d’autres applications encore, jusqu’alors insoupçonnées, dans le domaine des calculateurs, des capteurs et des systèmes de communication sécurisés : c’est la « deuxième révolution quantique », soutenue par le gouvernement comme en témoigne l’annonce récente, sur le plateau de Saclay, du « plan quantique national » par le Président de la République.

Quelles sont vos missions ? Et en quoi l’ONERA vous permettra-t-il de les remplir ?

J’ai 2 missions principales. La première est le développement d’une nouvelle activité de recherche, visant à étudier un nouveau type de capteur de champs électromagnétique utilisant des atomes contrôlés individuellement et placés dans des états très excités, appelés états de Rydberg. Ces dispositifs pourraient permettre de réaliser des cartes de champs électromagnétiques avec des niveaux de précision inégalés, et une telle plateforme pourrait également trouver des applications dans le domaine du calcul ou de la simulation quantiques.

Ma deuxième mission consiste à fédérer, au niveau de l’ONERA, les efforts de recherche en cours sur les technologies quantiques et à contribuer à leur développement. Pour cela, nous allons notamment créer un laboratoire transverse de physique quantique à l’ONERA, sur le modèle du laboratoire de mathématiques appliquées (LMA2S), afin de renforcer d’une part les interactions au sein de l’ONERA et d’autre part notre visibilité vis-à-vis de l’extérieur. J’ai la conviction qu’il existe, grâce aux compétences des chercheurs de l’ONERA que j’ai pu rencontrer et à leur intérêt pour ces sujets, un terreau fertile très favorable au développement des technologies quantiques, ce qui me permet aujourd’hui d’aborder ce nouveau défi avec optimisme !

*Service Hydrographique et Océanographique de la Marine