"La Suisse peut jouer un r?le clé"
Le professeur de l'ETH Klaus Ensslin a dirigé pendant 12 ans le P?le de recherche national "Quantum Science and Technology". Le programme se termine à la fin de l'année. Entretien sur les percées scientifiques et le r?le de la Suisse dans la recherche quantique.
Monsieur Ensslin, le P?le de recherche national "Science et technologie quantiques" (NCCR QSIT) se termine à la fin de l'année. Il a co?ncidé avec une période marquée par la "deuxième révolution quantique". Qu'entend-on par ce terme ?
terme de "deuxième révolution quantique" fait référence à l'intrication d'objets quantiques, c'est-à-dire à la capacité de contr?ler plusieurs objets quantiques. Cette évolution a commencé dans les années 1980. Ces dernières années, l'aspect de l'ingénierie s'y est ajouté. On ne contr?le donc pas seulement plusieurs objets quantiques, mais on construit avec eux des systèmes entièrement nouveaux.
Quelle a été la première révolution quantique ?
C'est quand on a développé dans les années 1950 des appareils comme le laser ou le transistor, qui reposent également sur des principes de mécanique quantique. On a donc rendu un certain aspect de la mécanique quantique techniquement utilisable. Mais aujourd'hui, on utilise des objets quantiques pour construire des choses qui n'existaient pas auparavant. Mon collègue Tilman Esslinger, par exemple, construit des réseaux optiques dans lesquels il place des atomes froids, de sorte que des états totalement nouveaux apparaissent. Ou Yiwen Chu, qui couple de manière cohérente des oscillateurs mécaniques à des circuits supraconducteurs. Ce sont des choses qui n'existent pas dans la nature.
La recherche quantique s'intéresse aujourd'hui à des systèmes totalement différents. Cette ampleur thématique est-elle judicieuse à long terme, par exemple pour construire un ordinateur quantique ? Ou bien une focalisation sur certaines technologies se dessine-t-elle ?
Un jour ou l'autre, il y aura une focalisation dans la technologie quantique, comme dans d'autres domaines techniques. Les grandes entreprises ont déjà fait leur choix. Microsoft a opté pour des qubits topologiques, Google et IBM travaillent avec des circuits supraconducteurs. Je pense toutefois qu'il faudra encore attendre au moins dix ans avant de savoir quelle est la meilleure technologie. Il se peut aussi que nous ne la connaissions pas encore. Il serait donc prématuré de nous limiter dès maintenant.
Si vous faites une rétrospective du NCCR QSIT : Quelles sont, selon vous, les principales réalisations ?
Sur le plan scientifique, nous avons franchi des étapes importantes dans la plupart des domaines. A l'ETH Zurich, nous avons par exemple amélioré la correction des erreurs des systèmes quantiques ou progressé dans la ma?trise d'objets quantiques toujours plus grands. Nos collègues de l'Université de Genève ont réussi à transmettre des informations codées de manière quantique sur 550 kilomètres. Il s'agissait d'un record mondial. A l'Université de B?le, nous avons réussi à relier deux systèmes quantiques différents par des fibres optiques. De telles étapes sont importantes pour l'avenir, car nous travaillerons probablement de plus en plus avec des technologies hybrides. Un autre grand succès est que les membres du NCCR QSIT ont obtenu environ 40 ERC-Grants. Cela a donné un élan supplémentaire à notre recherche.
"La science se porte vraiment bien, la Suisse a une perle avec la recherche quantique qui est sacrifiée. Nous en ressentirons les conséquences dans quelques années".Klaus Ensslin
Que se passera-t-il après la fin du NCCR QSIT ?
Sous la direction d'Andreas Wallraff, un nouveau Quantum Center a été créé à l'ETH Zurich. Des centres similaires existent à B?le, Genève et Lausanne. Au niveau national, la nouvelle Swiss Quantum Initiative, qui mettra en réseau les différents acteurs, débutera en janvier 2023. Toutes les universités concernées sont d'accord : la recherche quantique est un sujet br?lant. C'est d'ailleurs pour cette raison que l'UE a lancé en 2018 le Quantum Flagship, doté de plusieurs milliards.
Or, c'est justement de ce grand programme de recherche que les chercheurs suisses sont désormais exclus.
Lors du premier tour du Quantum Flagship, la Suisse a récolté 25 millions d'euros de fonds de recherche, elle a participé à 6 des 20 projets. En comparaison, l'Allemagne a récolté 40 millions, tous les autres pays moins. La Suisse a donc participé de manière disproportionnée. Pour le deuxième tour, plus personne de chez nous ne participe. Il y a bien un programme de remplacement, financé par le Fonds national, mais ce n'est évidemment pas la même chose.
L'UE ne se fait-elle pas du tort à elle-même en adoptant une position aussi dure ?
C'est aussi mon avis. Les chercheurs de l'UE veulent en fait que nous soyons présents. Mais cela ne sert à rien. Dans ce cas, la science est l'otage de la politique.
Comment cela se passe-t-il pour vous en tant que personne concernée ?
?a fait mal. La science se porte vraiment bien, la Suisse a une perle avec la recherche quantique qui est sacrifiée. Nous en ressentirons les conséquences dans quelques années. Pour moi, en tant que chercheur établi, les conséquences sont supportables, j'ai construit mon réseau. Mais pour les jeunes chercheurs, les conséquences sont dramatiques.
Un autre facteur d'influence est celui des grandes entreprises tech qui investissent des sommes colossales dans la recherche quantique. Une aubaine pour la recherche ?
L'engagement des grandes entreprises a plusieurs conséquences sur la recherche académique. Certaines parties de notre domaine sont inondées d'argent, si bien que beaucoup de bonnes personnes partent dans l'industrie. Même un professeur de physique de l'ETH a déjà été débauché par une grande entreprise, ce qui est inhabituel. Mais l'engagement important des entreprises offre aussi de nouvelles possibilités de collaboration, avec leurs avantages et leurs inconvénients.
Concrètement, cela signifie ?
Gr?ce à ces collaborations, on peut réaliser des projets techniquement complexes qui ne seraient pas possibles autrement. L'industrie travaille de manière professionnelle et fait rapidement avancer certains domaines. Le revers de la médaille : les entreprises ont des objectifs étroits. Elles déterminent exactement quand et où elles veulent être. Cela prive la recherche d'une certaine liberté. D'un autre c?té, les progrès scientifiques dans le milieu universitaire re?oivent une attention beaucoup plus grande, car il pourrait s'agir de la prochaine percée décisive pour l'ensemble du domaine.
NCCR QSIT
Le site P?le de recherche national "Science et technologie quantiques (NCCR QSIT) a débuté en 2011 et a été prolongé deux fois. L'ETH Zurich y a joué le r?le de chef de file, avec l'Université de B?le comme co-chef de file. L'EPF de Lausanne, l'Université de Genève, le laboratoire de recherche IBM de Zurich et l'Università della Svizzera italiana de Lugano ont également participé au NCCR QSIT.
Le NCCR QSIT associe la physique quantique et la théorie de l'information, deux domaines de recherche essentiels qui se sont établis au 20e siècle, afin d'en tirer des technologies pour le 21e siècle.
Outre les grandes entreprises tech, les ?tats-Unis et la Chine investissent également des sommes importantes dans la recherche quantique. L'Europe peut-elle rivaliser ?
Dans la recherche fondamentale, nous pouvons tenir le coup, l'Europe est à la pointe dans ce domaine. Ce qui nous manque, ce sont les grandes entreprises qui prennent des risques. Nous avons tout de même ici à Zurich le laboratoire de recherche d'IBM, avec lequel nous collaborons bien depuis des années.
Quel est le r?le des entreprises spin-off issues du NCCR QSIT ?
Il ne faut pas les sous-estimer. Ces entreprises ne brassent certes pas des milliards, mais elles sont très innovantes. La Suisse a le potentiel pour jouer un r?le clé dans la technologie quantique, comme elle l'a fait dans l'industrie automobile. Elle ne fabrique certes pas elle-même de voitures, mais elle a de nombreux fournisseurs importants.
Quel est le bilan de l'enseignement, en premier lieu du master Quantum Engineering, qui a été lancé en 2019 ?
L'ETH Zurich a été la première haute école à proposer une telle filière d'études. Depuis, des offres similaires existent également à Lausanne et à Genève. Les expériences faites jusqu'à présent sont très bonnes. Nous avons des étudiants fantastiques et motivés. Nous en profitons tous. Le grand goulot d'étranglement dans la recherche quantique, ce sont les spécialistes.
Quelle a été la contribution du NCCR QSIT en ce qui concerne la promotion des femmes ?
Ces dernières années, les choses ont évolué au Département de physique et nous avons nommé plusieurs jeunes professeures. Au NCCR QSIT, nous avons profité de la politique d'engagement des hautes écoles. Entre-temps, beaucoup plus de femmes font leur thèse de doctorat dans la recherche quantique. Un instrument d'encouragement important que nous avons développé au NCCR QSIT sont les Inspire-Awards, avec lesquels nous encourageons les femmes au niveau d'études master et post-doctorat. Ces prix sont désormais également décernés par d'autres p?les de recherche nationaux ainsi que dans le nouveau Quantum Center de l'ETH Zurich. Mais bien s?r, nous devons continuer à travailler à une culture ouverte et inclusive pour la recherche quantique.
A propos de la personne
Klaus Ensslin est professeur de physique expérimentale au Laboratoire de physique des solides de l'ETH Zurich depuis octobre 1995. Dans le cadre de ses recherches, il étudie les propriétés électroniques de nouveaux types de composants semi-conducteurs. Un objectif important de son groupe de travail est de contr?ler toujours mieux les propriétés quantiques des électrons dans les nanostructures. Klaus Ensslin a été co-initiateur et directeur du NCCR QSIT.