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SaxonQ | Le secret des diamants : une start-up allemande résout le plus grand problème de la technologie quantique

Le secret des diamants : une start-up allemande résout le plus grand problème de la technologie quantique

Le secret des diamants : une start-up allemande résout le plus grand problème de la technologie quantique – Image : Xpert.Digital

David contre Goliath : une start-up de Leipzig conçoit un ordinateur quantique qui tient dans une valise

512 qubits à partir d'une prise murale : voilà pourquoi le monde de la technologie a les yeux rivés sur la Saxe

Un pari d'un milliard de dollars sur une pierre précieuse : pourquoi l'avenir de l'informatique quantique se trouve à Leipzig

La start-up SaxonQ, basée à Leipzig, défie les géants de la tech Google et IBM avec une approche révolutionnaire : au lieu de s’appuyer sur d’énormes systèmes à très basse température, les chercheurs saxons construisent des ordinateurs quantiques à base de diamants synthétiques. Ces derniers ne nécessitent aucun système de refroidissement complexe, fonctionnent à température ambiante et sont si compacts qu’ils tiennent dans une valise standard. Avec l’annonce récente de systèmes à grande échelle pouvant atteindre 512 qubits d’ici 2026, la start-up prouve que l’informatique quantique n’est pas condamnée à rester le monopole des multinationales. Forte de plusieurs décennies de recherche fondamentale et soutenue par des millions d’euros de financement public, cette « technologie du diamant » pourrait ouvrir la voie à une puissance de calcul colossale accessible aux PME et aux systèmes autonomes – un changement de paradigme technologique qui remet en question les principes fondamentaux de toute l’industrie.

Du diamant à la place du cryostat : comment une start-up de Leipzig révolutionne la physique des ordinateurs quantiques

L'Allemagne mise sur un milliard de dollars une pierre précieuse qui contourne le piège du réfrigérateur de son concurrent

L'information semble au premier abord anodine, comme une simple anecdote de la scène start-up est-allemande : une entreprise de Leipzig, forte de seulement 15 employés, affirme avoir développé une technologie capable de rivaliser avec les départements de recherche multimilliardaires d'IBM et de Google. Pourtant, un examen plus approfondi révèle que cette histoire repose sur des fondements technologiques et économiques solides, remettant en question les principes fondamentaux de l'industrie de l'informatique quantique.

Un défaut artificiel dans le réseau cristallin comme noyau de calcul

SaxonQ, une spin-off de l'Université de Leipzig, a développé une approche fondamentalement différente des architectures dominantes. Alors que les entreprises technologiques établies s'appuient sur des circuits supraconducteurs nécessitant un refroidissement à des températures proches du zéro absolu, SaxonQ utilise des centres azote-lacune, ou centres NV, dans des cristaux de diamant artificiels. Le principe de fonctionnement est d'une élégance remarquable. Un atome d'azote est implanté avec précision dans le réseau de carbone d'un diamant, créant une lacune adjacente, là où un atome de carbone est absent. Cette paire de défauts se comporte physiquement comme un atome artificiel et peut servir de qubit, la plus petite unité d'information d'un ordinateur quantique. Le fait que plusieurs qubits puissent être réalisés simultanément par centre NV est particulièrement intéressant, car le spin électronique du centre lui-même et les spins nucléaires des isotopes de carbone voisins constituent des unités de traitement contrôlables séparément. Cette utilisation multiple d'un seul défaut physique confère à cette technologie une densité d'intégration difficilement atteignable par d'autres approches.

Pourquoi une pierre précieuse résiste au froid et permet d'économiser des milliards en infrastructures

L'avantage économique décisif de cette technologie réside dans la stabilité thermique du diamant. Son réseau cristallin est extrêmement rigide, ce qui signifie que les vibrations thermiques des atomes, qui détruiraient les états quantiques fragiles dans d'autres matériaux, sont pratiquement inexistantes à température ambiante. Le diamant peut donc être décrit comme un matériau quantique compatible avec les hautes températures, dont les propriétés vibrationnelles à température ambiante correspondent à celles du silicium à -253 °C. Pour les opérateurs, cela se traduit par un avantage économique fondamental. Les puces quantiques supraconductrices nécessitent des cryostats à dilution complexes qui doivent être refroidis à quelques millikelvins seulement, ainsi que des chambres à vide massives, des systèmes de refroidissement spécialisés et, par conséquent, une consommation d'énergie élevée et un encombrement considérable. Les puces en diamant de SaxonQ, quant à elles, ne nécessitent aucun refroidissement élaboré, quasiment aucun périphérique encombrant et se branchent simplement sur une prise électrique standard. L'entreprise a déjà mis cet avantage en pratique en miniaturisant son ordinateur quantique à la taille d'une valise et en le vendant à des clients tels que le Centre aérospatial allemand (DLR) et l'Institut Fraunhofer pour les machines-outils et les techniques de formage. Cette miniaturisation et cette mobilité constituent une première dans le secteur, car tandis que les systèmes concurrents nécessitent des installations occupant une pièce entière, le système SaxonQ tient dans un boîtier compact et flexible qui pourrait même être installé dans un véhicule, comme l'a démontré un test concluant mené par l'initiative de calcul quantique du DLR en 2024.

Le goulot d'étranglement dans l'enchevêtrement constitue le plus grand obstacle à la croissance

Malgré ces propriétés prometteuses, cette technologie se heurte à un obstacle physique majeur, maintes fois souligné par des experts indépendants. Les centres NV dans le diamant sont relativement rares à l'échelle atomique, et les qubits individuels sont comparativement éloignés les uns des autres. Or, pour une informatique quantique utile, de nombreux qubits doivent être intriqués et couplés afin d'effectuer des calculs complexes. Ce problème de couplage peut être résolu soit par des liaisons optiques, comme le font des chercheurs néerlandais pour des répéteurs quantiques, soit par la création ciblée d'amas denses de centres NV suffisamment proches spatialement pour interagir. Si SaxonQ a réalisé des progrès dans le placement contrôlé et reproductible des centres NV grâce à sa méthode de fabrication brevetée par implantation, le passage à un nombre plus important de qubits, pertinent en pratique, demeure un défi technologique crucial. Dès 2024, l'entreprise travaillait sur le passage de quatre à huit qubits, ce qui, selon ses estimations, entraînerait une augmentation exponentielle des performances. Ce n'est qu'en juillet 2026 que SaxonQ a annoncé la commercialisation de systèmes nettement plus performants, notamment un processeur de 128 qubits et un système de 512 qubits. Ce dernier, l'un des premiers systèmes NV Center à base de diamant, dépasse largement la barre des dix qubits. Ces systèmes sont conçus pour s'intégrer dans des baies de serveurs standard et fonctionner en continu sans les cycles de recalibrage ni la surveillance environnementale habituels. La possibilité d'atteindre cette échelle sans taux d'erreur significatifs constitue le test crucial qui déterminera leur viabilité face aux technologies supraconductrices et à pièges à ions concurrentes.

L'avantage géographique de l'Allemagne de l'Est rencontre la puissance des entreprises mondiales

L'origine géographique de cette innovation n'est en aucun cas fortuite. Leipzig est considérée par beaucoup comme l'un des berceaux de la mécanique quantique et possède une infrastructure scientifique de pointe au sein de son université, d'où est issue SaxonQ en 2021, sous l'impulsion des professeurs de physique Marius Grundmann et Jan Meijer. Grundmann apporte plus de trente ans d'expérience en nanotechnologie et en physique des semi-conducteurs, tandis que Meijer est reconnu pour le développement de nouvelles méthodes d'implantation par faisceau d'ions. Afin de protéger sa propriété intellectuelle, l'entreprise a accumulé plus de 220 brevets et demandes de brevets, témoignant d'un niveau d'innovation remarquable compte tenu de sa taille. Cette croissance est soutenue financièrement par un investissement à sept chiffres du Saxony Technology Founders Fund et par la nomination de Frank Schlichting, un manager expérimenté ayant précédemment occupé des postes de direction dans les secteurs des technologies de l'information, des semi-conducteurs, de l'automobile et de l'énergie, à la tête de l'entreprise. Cette professionnalisation de l'équipe dirigeante marque la transition d'une entreprise dérivée purement axée sur la recherche vers une société aux ambitions commerciales affirmées. Néanmoins, l'écart avec les ressources d'IBM et de Google demeure considérable. Ces entreprises investissent des milliards chaque année dans leurs programmes quantiques, disposent d'infrastructures cloud établies pour la commercialisation de la puissance de calcul quantique et bénéficient de plusieurs décennies d'expérience dans la mise à l'échelle des systèmes supraconducteurs. La véritable force de SaxonQ réside donc moins dans une course directe au nombre de qubits que dans le développement d'applications de niche où la mobilité, la robustesse face aux vibrations et l'élimination des infrastructures de refroidissement sont des atouts majeurs, par exemple dans l'ingénierie automobile, l'aérospatiale ou les environnements industriels décentralisés.

 

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Comment les milliards d'investissements publics façonnent la technologie quantique allemande – Prévisions du marché de l'informatique quantique entre un milliard et un billion d'euros

Un marché de plusieurs milliards de dollars avec des prévisions de croissance très divergentes

La portée économique de cette évolution ne peut être pleinement comprise qu'à l'échelle de l'industrie quantique dans son ensemble, dont les prévisions de marché présentent toutefois une grande disparité. Si les estimations les plus prudentes tablent sur un volume de marché mondial d'environ 1,2 à 1,5 milliard de dollars américains en 2025 et anticipent une croissance jusqu'à environ 10 à 15 milliards de dollars américains d'ici 2035, soit un taux de croissance annuel d'environ 23 à 27 %, les analystes les plus optimistes dressent un tableau bien plus spectaculaire. La banque d'investissement UBS, par exemple, prévoit que la capitalisation boursière du secteur pourrait déjà atteindre 300 à 400 milliards de dollars américains d'ici 2030, tandis que le marché potentiel devrait passer de 1,8 milliard de dollars américains actuellement à 20 milliards de dollars américains. Le cabinet de conseil McKinsey, de son côté, a revu à la hausse de manière significative son estimation de la valeur économique totale des technologies quantiques en 2026, la portant à une fourchette comprise entre 1 300 et 2 700 milliards de dollars d'ici 2035, après que le secteur a franchi pour la première fois le cap du milliard de dollars de chiffre d'affaires total en 2025. Cette très large fourchette de prévisions illustre le caractère encore embryonnaire du secteur et la difficulté, même pour les cabinets d'études les plus établis, de fournir une évaluation fiable. Pour une petite entreprise comme SaxonQ, cela représente à la fois des opportunités et des risques : la croissance du marché global crée un espace pour les fournisseurs de niche proposant des approches technologiques différenciées, mais, parallèlement, il existe un risque que les technologies plus gourmandes en capital et déjà plus facilement déployables finissent par s'imposer avant que des approches alternatives, telles que la technologie des centres NV, n'atteignent leur pleine maturité.

Les financements publics donnent un coup de pouce au secteur allemand des technologies quantiques

Le gouvernement fédéral allemand a très tôt reconnu l'importance stratégique des technologies quantiques et l'a soutenue par un financement conséquent. Le programme-cadre pour les technologies quantiques a été lancé dès 2018, suivi d'une allocation de deux milliards d'euros provenant du plan de relance économique et du plan d'avenir en 2020. Le plan d'action pour les technologies quantiques, adopté en 2023, prévoit des investissements d'environ 2,18 milliards d'euros de la part des ministères participants jusqu'en 2026, complétés par 850 millions d'euros supplémentaires provenant des institutions scientifiques, pour un total d'un peu plus de trois milliards d'euros. Dans ce cadre, l'initiative de calcul quantique du DLR, dotée d'un budget de 740 millions de dollars américains, joue un rôle central, puisqu'elle attribue spécifiquement des contrats à des entreprises émergentes comme SaxonQ afin d'aider les fournisseurs nationaux à se préparer au marché. Dans le cadre de son initiative « 1 000 qubits, 100 applications », le gouvernement allemand prévoit de mettre en place plusieurs lignes de production pilotes au sein d'un réseau industriel européen dès 2026, et de construire au moins deux ordinateurs quantiques haute performance d'ici 2030. Cette politique de financement public ciblée diffère sensiblement du modèle américain, davantage axé sur le secteur privé, et crée un environnement de marché protégé pour les petites entreprises allemandes comme SaxonQ, leur permettant de générer des revenus initiaux grâce à des contrats de recherche publics avant que la concurrence internationale ne se fasse pleinement sentir. Cependant, certains critiques soulignent que le montant du financement reste modeste à l'échelle internationale, notamment par rapport aux 7,2 milliards de dollars investis par l'Union européenne, et que les États-Unis investissent à eux seuls des sommes bien supérieures dans des entreprises comme IBM ou Google via du capital-risque privé.

Ce que l'approche diamant signifie pour le paysage technologique futur

L'enjeu économique majeur de SaxonQ ne réside pas dans l'affirmation qu'elle surpassera IBM ou Google à court terme, mais dans la démonstration que l'informatique quantique n'est pas condamnée à rester le monopole des grandes entreprises bien capitalisées. En rendant obsolète la cryogénie, composant le plus coûteux et complexe des systèmes quantiques conventionnels, la technologie du diamant abaisse considérablement les barrières à l'entrée pour les instituts de recherche, les PME industrielles et même les établissements d'enseignement. C'est précisément le cœur de la vision défendue par le PDG Marius Grundmann lorsqu'il évoque une démocratisation de la technologie quantique, qui pourrait permettre aux acteurs plus modestes d'accéder à la puissance de calcul quantique à l'avenir sans investir des millions dans l'infrastructure. À long terme, l'entreprise envisage même d'utiliser ses puces dans des systèmes autonomes tels que les robots et les voitures autonomes, où l'efficacité énergétique de cette technologie, comparée à la puissance de calcul classique, pourrait offrir des avantages décisifs pour la résolution de problèmes d'optimisation complexes. L'avenir de cette approche basée sur le diamant, et notamment sa supériorité éventuelle ou son maintien au rang de technologie de niche face aux méthodes dominantes supraconductrices et à pièges à ions, dépendra de la réussite de l'augmentation du nombre de qubits tout en maîtrisant les taux d'erreur dans les années à venir. Ce qui est d'ores et déjà certain, c'est qu'une petite entreprise de Leipzig, grâce à une innovation physique ingénieuse fruit d'années de recherche fondamentale dans une université d'Allemagne de l'Est, a apporté une dimension nouvelle, surprenante et économiquement viable, au débat international sur l'avenir de l'informatique quantique.

 

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