Le laboratoire britannique des sciences et technologies de la défense a mis au point une horloge atomique quantique qui perdra moins d'une seconde sur des milliards d'années, a annoncé jeudi le ministère de la défense. Le dispositif construit au Royaume-Uni vise à réduire la dépendance des militaires à l'égard de la technologie GPS, qui peut être perturbée par des adversaires. Il pourra être déployé dans le cadre d'opérations militaires d'ici cinq ans, et servira de support aux systèmes de navigation, aux communications chiffrées et aux systèmes d'armement avancés. Le projet, d'une valeur de 34,6 millions de dollars, implique des partenaires tels qu'Infleqtion UK, Aquark Technologies et l'Imperial College de Londres. L'horloge a été testée pour la première fois en dehors des conditions de laboratoire, en collaboration avec la Royal Navy et l'équipe Army Futures.
Une horloge quantique est un type d'horloge atomique utilisant des ions uniques refroidis par laser et confinés dans un piège à ions électromagnétique. Développée en 2010 par des physiciens de l'U.S. National Institute of Standards and Technology, l'horloge était 37 fois plus précise que la norme internationale existante à l'époque. L'horloge logique quantique est basée sur un ion spectroscopique d'Al avec un atome logique.
L'horloge quantique à base d'AI et l'horloge atomique optique à base de Hg suivent le temps grâce à la vibration de l'ion à une fréquence optique utilisant un laser UV, qui est 100 000 fois plus élevée que les fréquences micro-ondes utilisées dans la NIST-F1 et d'autres normes temporelles similaires dans le monde. Les horloges quantiques de ce type sont capables d'être beaucoup plus précises que les étalons à micro-ondes.
« Le personnel militaire utilisera une technologie quantique révolutionnaire pour mener des opérations plus sûres et plus précises, grâce à une nouvelle horloge atomique de haute technologie », a déclaré le gouvernement britannique dans un communiqué de presse publié le 2 janvier. Développée par le Laboratoire des sciences et technologies de la défense (Dstl), l'horloge quantique permettra d'améliorer le renseignement, la surveillance et la reconnaissance en réduisant la dépendance à l'égard de la technologie GPS, qui peut être perturbée et bloquée par des adversaires.
La précision de l'horloge est si fine qu'elle perdra moins d'une seconde sur des milliards d'années, ce qui permettra aux scientifiques de mesurer le temps à une échelle sans précédent. Il s'agit du premier dispositif de ce type à être construit au Royaume-Uni et il pourra être déployé dans le cadre d'opérations militaires au cours des cinq prochaines années.
Les applications des horloges quantiques vont au-delà de la mesure précise du temps. L'amélioration de la précision du GPS pourrait transformer les systèmes de navigation mondiaux, en apportant une aide dans tous les domaines, de la communication par satellite à la navigation aérienne. Le développement de cette technologie de pointe soutient des éléments clés du plan de changement du gouvernement britannique, en préservant la sécurité nationale tout en soutenant des emplois qualifiés et productifs qui favorisent la croissance économique.
En outre, la poursuite des recherches permettra de réduire la taille de la technologie afin de permettre la fabrication en masse et la miniaturisation, ce qui ouvrira la voie à un large éventail d'applications, telles que l'utilisation par les véhicules et les avions militaires. Des horloges améliorées, telles que ce dispositif atomique, permettront au ministère de la défense de renforcer ses capacités actuelles et futures. Par exemple, les horloges quantiques peuvent :
- permettre des systèmes de navigation plus précis et plus indépendants, en réduisant la dépendance à l'égard des satellites GPS, qui sont vulnérables au brouillage ou à la destruction dans les scénarios de conflit ;
- sécuriser les systèmes de communication, tels que les réseaux militaires chiffrés, qui dépendent d'un chronométrage hautement synchronisé ;
- améliorer la précision des systèmes d'armes avancés, tels que les missiles guidés, qui dépendent d'une synchronisation précise pour calculer les trajectoires et coordonner les attaques ;
- Permettre aux forces armées de prendre l'avantage sur leurs adversaires dans les opérations où la synchronisation est essentielle, en particulier dans des domaines tels que la cyberguerre, où les millisecondes peuvent faire la différence.
La ministre en charge des achats de défense et de l'industrie, Maria Eagle MP, a affirmé :
« L'intégration d'une technologie de pointe dans les capacités existantes illustre l'engagement du gouvernement en faveur de l'innovation dans le secteur de la défense et la volonté de veiller à ce que nos forces armées disposent du meilleur équipement possible pour assurer notre sécurité à l'intérieur du pays et notre puissance à l'étranger.
« L'essai de cette technologie émergente et révolutionnaire pourrait non seulement renforcer notre capacité opérationnelle, mais aussi favoriser les progrès dans l'industrie, soutenir notre secteur scientifique et favoriser les emplois hautement qualifiés. »
C'est la première fois que le Dstl teste une horloge atomique optique fabriquée au Royaume-Uni en dehors d'un laboratoire, offrant ainsi une nouvelle capacité au-delà des systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) existants. Les vulnérabilités du GNSS constituent un risque connu pour la sécurité, tandis que la technologie de l'horloge atomique pourrait fournir une capacité stable, contrôlée par l'État, de maintien d'une heure précise pour les opérations critiques.
Paul Hollinshead, directeur général de Dstl, a déclaré :
« Ce premier essai d'horloge atomique avancée représente une avancée significative dans les capacités du Royaume-Uni en matière de technologie quantique.
« Les données recueillies ne serviront pas seulement à orienter les efforts futurs de la défense, mais elles indiquent également à l'industrie et au monde universitaire que nous prenons au sérieux l'exploration des technologies quantiques en vue d'obtenir un avantage opérationnel sûr et résilient ».
L'essai a impliqué des partenaires clés, notamment Infleqtion (UK), Aquark Technologies, HCD Research et Imperial College London, ainsi qu'une technologie interne développée au laboratoire quantique du Dstl. Ces prototypes de normes de fréquence ont été testés en collaboration avec le bureau de l'officier technique en chef de la Royal Navy et l'équipe Army Futures au BattleLab.
Le commandant Matt Steele, en charge des technologies futures au sein du bureau de l'officier technique en chef de la Royal Navy, a indiqué :
« La marine s'intéresse aux technologies quantiques depuis un certain nombre d'années et il est passionnant de voir que les défis de la physique et de l'ingénierie dans ce domaine ne sont plus un concept scientifique, mais qu'ils sont désormais sur le point de devenir réalité.
« Au cours des prochaines années, la capacité à opérer efficacement, à survivre, à naviguer et à rester létal grâce à l'utilisation de Quantum parallèlement au GPS garantira un avantage opérationnel.
La « démonstration d'un appareil de chronométrage avancé » (DATA) fait partie d'une série d'expériences visant à comprendre les performances et les limites des horloges quantiques, avec des avantages potentiels pour la résilience de l'infrastructure militaire et nationale. »
Le ministère de la défense, par l'intermédiaire de Dstl, a investi plus de 28 millions de livres sterling pour orienter la recherche et le développement au Royaume-Uni afin que ces technologies révolutionnaires puissent être adoptées rapidement et que les besoins en matière de défense et de sécurité soient au premier plan des efforts britanniques.
Jonathan, responsable technique chez le partenaire industriel Infleqtion, a déclaré :
« Quantum est vraiment important pour le Royaume-Uni, en particulier du point de vue de la défense :
« Quantum est vraiment important pour le Royaume-Uni, en particulier du point de vue de la défense. Si vous regardez ce qui se passe dans le monde actuellement, il devient de plus en plus évident que nous avons besoin de services de navigation de position et de synchronisation meilleurs et plus robustes, et c'est quelque chose que Quantum est particulièrement bien placé pour pouvoir fournir ».
Les attentes envers cette technologie seraient irréalistes
L'informatique quantique fait face à une réalité implacable : malgré un battage médiatique intense, les experts soulignent que les applications pratiques de cette technologie demeurent éloignées. Au cours de la dernière décennie, l'informatique quantique a attiré une attention considérable, incitant les entreprises à investir davantage. Cependant, de nombreux spécialistes estiment que la technologie est encore loin d'être prête, et que les attentes à son égard sont exagérées. En d'autres termes, la révolution promise par l'ordinateur quantique pourrait être bien plus éloignée et limitée que ce que beaucoup ont cru jusqu'ici. Les experts avertissent des dangers du battage médiatique et conseillent aux entreprises de faire preuve de prudence, tandis que d'autres restent sceptiques sur l'avenir de cette technologie.
L'informatique quantique est souvent présentée comme une révolution imminente capable de résoudre divers problèmes complexes, allant de la modélisation financière à l'optimisation logistique en passant par l'accélération de l'intelligence artificielle. Des entreprises comme IBM et Google investissent massivement dans cette technologie, suggérant que des résultats concrets pourraient intervenir dans les prochaines années. Toutefois, de plus en plus de voix s'élèvent pour dénoncer des attentes irréalistes. En 2021, le physicien Victor Galitski soulignait déjà que les médias exagéraient les capacités des ordinateurs quantiques, et qu'il semblait que certaines entreprises tentaient de profiter de l'engouement quantique pour attirer des investissements.
Récemment, d'autres experts renommés ont exprimé des réserves. Yann LeCun, pionnier de l'intelligence artificielle et lauréat du prix Turing, a qualifié la technologie de domaine fascinant, mais a exprimé des doutes quant à la possibilité de concevoir des ordinateurs quantiques véritablement utiles. Bien qu'il ne soit pas un spécialiste de l'informatique quantique, sa position reflète celle de nombreux chercheurs appelant à la prudence. Oskar Painter, responsable du matériel quantique chez Amazon Web Services, a souligné le battage médiatique excessif dans l'industrie, rendant difficile la distinction entre les attentes réalistes et celles qui relèvent de l'utopie. En mai, Matthias Troyer, chercheur chez Microsoft, a coécrit un article dans lequel il affirmait que les applications où les ordinateurs quantiques pourraient vraiment surpasser les classiques étaient beaucoup plus limitées que ce que l'on pourrait penser.
Le battage médiatique exagère les capacités réelles des ordinateurs quantiques
Les experts pointent l'écart entre le battage médiatique et la réalité de l'informatique quantique. Selon eux, cette technologie n'est pas une panacée. Troyer a expliqué que de nombreuses propositions n'ont pas fonctionné, et que la promesse principale de l'informatique quantique – résoudre des problèmes plus rapidement que les ordinateurs classiques – ne s'avère pas toujours vérifiée. Bien que l'informatique quantique pourrait offrir des accélérations exponentielles dans certains cas spécifiques, tels que la factorisation de grands nombres ou la simulation de systèmes quantiques, ces gains sont souvent plus modestes que ce qui avait été annoncé. Les chercheurs soulignent que, pour certains problèmes, la vitesse d'un algorithme quantique n'est que légèrement supérieure à celle de son équivalent classique, parfois avec des gains limités.
Le développement de l'informatique quantique est encore entravé par d'importants défis techniques, notamment la correction des erreurs. Les ordinateurs quantiques actuels, dits NISQ (noisy intermediate scale quantum), sont particulièrement sensibles aux erreurs, et la correction de celles-ci demeure une tâche complexe. Selon Painter, il est probable que la réalisation de systèmes quantiques tolérants aux erreurs nécessitera encore plusieurs années. Il estime qu'il faudra au moins une décennie avant que des ordinateurs quantiques opérationnels ne voient réellement le jour.
La course à la suprématie quantique semble aussi alimentée par des considérations géopolitiques et économiques. Selon Galitski, les investissements massifs dans ce secteur sont souvent motivés par le désir de devancer des rivaux, notamment la Chine, mais aussi de grandes entreprises comme Google et Microsoft. Les startups, quant à elles, cherchent à se positionner sur un créneau technologique porteur, afin d'attirer des investisseurs peu informés mais avides de participer à cette transformation.
Les experts restent sceptiques quant aux perspectives immédiates de l'informatique quantique, mais certains, comme Troyer, restent optimistes quant à son impact futur. Ils insistent néanmoins sur la nécessité de concentrer les efforts de recherche sur les applications les plus prometteuses et réalistes, afin de maximiser les chances d'une véritable révolution.
Le déploiement de la technologie quantique en milieu militaire face à des défis techniques considérables
Le développement d'une horloge quantique par le Royaume-Uni pour réduire la dépendance de l'armée au GPS est un projet intrigant et potentiellement révolutionnaire, mais il soulève aussi plusieurs questions et défis. Sur le plan stratégique, il est compréhensible que les forces armées cherchent à diversifier leurs sources de navigation et de chronométrage pour se prémunir contre les vulnérabilités inhérentes aux systèmes satellitaires tels que le GPS, qui peuvent être perturbés par des interférences ou des cyberattaques. En outre, l'idée d'une horloge quantique, avec sa précision extrême et sa capacité à perdre moins d'une seconde sur des milliards d'années, représente un saut technologique impressionnant qui pourrait garantir des mesures de temps et de position d'une fiabilité inégalée.
Cependant, plusieurs points méritent d'être nuancés. D'abord, bien que la précision annoncée soit exceptionnelle, le déploiement de cette technologie à une échelle opérationnelle dans des environnements militaires pourrait se heurter à des défis techniques considérables. Les horloges quantiques, bien que prometteuses, nécessitent encore des avancées en termes de miniaturisation, de stabilité et de coûts. De plus, ces dispositifs sont sensibles à l'environnement, notamment aux variations de température et aux champs électromagnétiques, ce qui pourrait compliquer leur utilisation dans des conditions extrêmes.
Ensuite, bien que l'indépendance vis-à-vis du GPS soit un objectif louable, la technologie quantique reste encore relativement jeune et non éprouvée à grande échelle. De plus, des questions liées à l'intégration de ces horloges dans des systèmes existants et leur interopérabilité avec d'autres technologies de navigation et de communication sont des aspects cruciaux à prendre en compte. Il est essentiel de se demander si une solution purement quantique peut réellement suppléer un système aussi largement déployé que le GPS, ou si une approche hybride serait plus efficace.
Enfin, sur le plan géopolitique et militaire, il est important de noter que la recherche et le développement dans ce domaine ne se limitent pas au Royaume-Uni. D'autres puissances, notamment les États-Unis et la Chine, investissent également massivement dans les technologies quantiques, et l'horloge quantique pourrait rapidement devenir un enjeu de compétitivité technologique mondiale. Le Royaume-Uni devra ainsi se positionner stratégiquement non seulement pour maîtriser cette technologie, mais aussi pour en assurer la sécurité et la résilience face à d'éventuelles cybermenaces.
En résumé, bien que le développement d'une horloge quantique pour remplacer ou compléter le GPS soit une initiative prometteuse, elle devra surmonter de nombreux obstacles techniques, opérationnels et géopolitiques avant de devenir une solution viable à long terme pour l'armée. Ce projet témoigne néanmoins de l'importance croissante de la technologie quantique dans le domaine de la défense, un secteur où l'innovation rapide et la résilience sont essentielles.
Source : Ministry of Defence
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Quel est votre avis sur le sujet ? Le système de l'horloge quantique est-il plus résistant aux tentatives de perturbation ou de piratage que le GPS, qui est susceptible d’être brouillé ou imité par des acteurs adverses ? Quelles sont les implications en termes de cybersécurité pour l'intégration de l'horloge quantique dans des systèmes militaires sensibles, notamment les systèmes de communication et de navigation ?Voir aussi :
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