Cartographie de la course à l'informatique quantique : Le programme national britannique sur les technologies quantiques

L'informatique quantique et plus généralement les sciences de l'information quantique (QIS) sont plus que jamais à l'ordre du jour mondial.

• La nouvelle course à l'espace (1) - Les BRICS et l'exploitation minière de l'espace
• De l'uranium pour la renaissance nucléaire américaine : Répondre à des besoins sans précédent (1)
• Cinquième année de formation avancée sur les systèmes d'alerte précoce et les indicateurs - ESFSI de Tunisie
• Vers une renaissance nucléaire américaine ?
• AI at War (3) - L'hyper-guerre au Moyen-Orient
• L'IA en guerre (2) - Se préparer à la guerre entre les États-Unis et la Chine ?
• Niger : une nouvelle menace grave pour l'avenir de l'énergie nucléaire française ?
• Revisiter la sécurité de l'approvisionnement en uranium (1)

Nous nous concentrons ici sur le programme et la politique nationale du Royaume-Uni en matière de technologies quantiques, et sur la façon dont le Royaume-Uni se situe dans la course aux technologies quantiques. Cet article s'inscrit dans le cadre de nos recherches en cours sur la question. Avec le premier article de la série, nous avons commencé à couvrir les Pays-Bas, l'UE, l'Allemagne (brièvement), les États-Unis, la Chine et, pour le secteur privé, IBM et le méga Vision Fund de la Softbank, avec une participation intéressante de l'Arabie saoudite et des Émirats arabes unis (voir Quantum, AI et géopolitique (3) : Cartographier la course à l'informatique quantique17 décembre 2018).

Lisez également l'article de suivi qui ajoute à la cartographie :

★ Le BATX chinois dans la course à l'informatique quantique : de la recherche au capital-risque en passant par les médicaments et les technologies de pointe

A la fin de l'article, nous mettons à jour notre évaluation de la course au quantum avec deux séries de graphiques montrant l'évolution du financement public dans le temps. Une première série se concentre sur les pays d'Europe plus les États-Unis, puis, une seconde, ajoute la Chine.

Un démarrage rapide, sous l'impulsion du ministère de la défense

Une préoccupation de sécurité nationale

En février 2012, le Royaume-Uni "La sécurité nationale par la technologieLe livre blanc "La recherche et le développement en matière de défense et de sécurité" recommande que la R&D en matière de défense et de sécurité évolue pour répondre à la nouvelle menace (DSTL/PUB098369 - – 2016 : 5.2.12, 6.1.12, 6.1.13). En conséquence, le ministère de la défense (MoD) a décidé d'imiter l'agence américaine Defense Advanced Research Projects Agency - DARPA (Ibid.). Entre 20% et 30%, la recherche du ministère de la défense sera consacrée "à l'étude et au développement rapide de technologies prometteuses qui ont le potentiel de changer la donne et d'apporter un avantage décisif" (Ibid.).

Les technologies quantiques font désormais directement partie du programme de sécurité britannique.

En effet, cela a non seulement conduit au développement au sein du ministère de la défense, puisqu'il a élaboré des programmes quantiques spécifiques, mais a également stimulé l'évolution vers une politique quantique à l'échelle nationale. Soit dit en passant, le Royaume-Uni a fait preuve de plus d'agilité que les États-Unis, qui n'ont commencé une politique "quantique 2.0" complète que bien plus tard, en 2018 (voir Cartographier la course à l'informatique quantique premier article).

Ainsi, en novembre 2013, le ministère britannique de la défense Laboratoire des sciences et technologies de la défense (Dstl)a organisé, en partenariat avec la Royal Society, la réunion de Chicheley Hall, qui est désormais considérée comme le point de départ de la politique stratégique britannique en matière de Quantum 2.0. Cette réunion a rassemblé "d'éminents universitaires, des représentants de l'industrie et des ministères concernés", afin "d'explorer comment le Royaume-Uni pourrait exploiter les technologies quantiques émergentes au profit de la défense, de la sécurité et de l'économie britannique au sens large" (DSTL/PUB75620 – 2014; DSTL/PUB098369 – 2016).

Outre le livre blanc de 2012, le fait que le ministère de la défense soit le moteur des efforts britanniques en matière de quanta ne devrait pas surprendre. En effet, le ministère de la défense britannique a identifié la science et les technologies quantiques comme des éléments perturbateurs et exigeants à prendre en compte au moins depuis 2007 dans son document de prospective stratégique Tendances stratégiques mondiales (voir la troisième édition de 2007 à 2036, la quatrième édition de 2010 à 2040, la cinquième édition de 2014 à 2045 et, bien sûr, la dernière édition de sixième édition 2018 à 2050 - pour en savoir plus qu'est-ce que la prospective stratégique et comment la réaliservoir notre section méthodologique et notre philosophie).

Une fois de plus, comme le souligne notre article introductif sur le QIS, cela montre à quel point la sécurité internationale et les préoccupations géopolitiques motivent l'intérêt actuel pour les technologies quantiques, au-delà de la recherche scientifique fondamentale (voir "Les bouleversements à venir de l'informatique quantique, de l'intelligence artificielle et de la géopolitique (1)“).

Une politique nationale quantique au profit du Royaume-Uni

Suite à ces premières préoccupations, le Royaume-Uni a été l'un des premiers pays à mobiliser un cadre stratégique et coordonné pour le QIS, avec un budget de 270 millions de livres sterling (environ $397,61 millions¹) sur cinq ans, annoncé en 2013 (Gov.uk, "Technologies quantiques : une nouvelle ère pour le Royaume-Uni", 23 mars 2015 ; Olivier Ezratty, "Qui gagnera la bataille de l'ordinateur quantique ?“, La Tribune25 juillet 2018). Cela a conduit à la Programme national britannique sur les technologies quantiques (UKNQT), a débuté en 2014.

Les financements sont accordés par divers organismes britanniques : la principale agence de financement de la recherche en ingénierie et en sciences physiques (EPSRC), Innovate UK, l' Département de la stratégie commerciale, énergétique et industrielle (BEIS), l' Laboratoire national de physique, l' Siège des communications du gouvernement (GCHQ), l' Laboratoire des sciences et technologies de la défense (Dstl) et le Réseau de transfert de connaissances (KTN). Cela reflète l'exhaustivité du programme, ainsi que la nécessité de concevoir une approche globale du gouvernement.

Un nouveau financement en plus du financement scientifique, et non à sa place

Il est important de souligner que ce cadre politique vient s'ajouter au financement classique de la recherche scientifique (c'est-à-dire la recherche, la formation et les bourses), et non le remplacer (Pr David Delpy, présentation PowerPoint, The UK National Quantum Technologies Programme, EPSRC, 7 mars 2014). Le nouveau programme UKNQT vise véritablement à transformer les résultats scientifiques "pour exploiter le potentiel de la science quantique et développer une série de technologies émergentes susceptibles de profiter au Royaume-Uni" (Ibid., diapositive 2). Il doit donc également poursuivre la recherche en mécanique quantique et dans les domaines connexes.

En 2013, le financement national classique de la recherche quantique par l'EPSRC a atteint environ 30 millions de livres sterling (Rapport final et recommandations : Encourager une révolution des inventions britanniques : Revue de Sir Andrew Witty sur les universités et la croissanceoctobre 2013 p.24). En 2015 et 2016, il était d'environ 65 millions de livres sterling (DSTL/PUB098369).²

À ce jour, le portefeuille global de l'EPSRC pour le montant représente179,67 millions d'euros (mais toujours seulement 3.27% de l'ensemble du portefeuille), y compris les £120,69 millions d'euros pour les Hubs UKNQT (la plus grande bulle grise du diagramme ci-dessous), nous allons détailler ensuite. Nous pouvons donc supposer que le financement disponible pour ce que nous avons appelé la recherche "classique", c'est-à-dire en dehors du cadre global de la politique nationale, est de 58,98 millions de livres sterling sur cinq ans (durée habituelle du financement).³

Le financement quantitatif global est accordé à 21 "organismes de recherche", principalement des universités. Toutefois, nous devons également tenir compte - pour la suite de la recherche - des spécificités des universités britanniques en général et de chacune d'entre elles en particulier, car elles ont leurs propres sources de financement, par le biais de trusts, d'organisations caritatives, de dotations et autres.

Construire un écosystème dynamique pour être en tête de la course

Comme indiqué ci-dessus, l'outil de visualisation EPSRC nous fournit également une ventilation par secteur d'intérêt pour les futures applications de recherche. Nous y constatons que 91,5 millions de livres sterling sont référencés comme appartenant à "aucune pertinence sectorielle identifiée" (la plus grande bulle). Cette impossibilité d'identifier un secteur pertinent met en évidence le défi auquel sont confrontés les acteurs du secteur quantique : l'incertitude et la difficulté d'imaginer un avenir incluant les technologies quantiques (voir "★ Quantum, AI, and Geopolitics (2) : Le champ de bataille de l'informatique quantique et l'avenir", 19 novembre 2018 - Les articles commençant par un ★ sont des articles de qualité, réservés aux membres. L'introduction reste néanmoins en accès libre.).

En revanche, il est difficile de convaincre les investisseurs et les bailleurs de fonds de participer à l'effort quantique pendant assez longtemps. En attendant, il est difficile de trouver des utilisateurs, de les intéresser au QIS et de les préparer à la révolution à venir. Il est d'autant plus complexe que nous ne connaissons pas encore avec certitude toute la gamme des utilisations futures du QIS.

Pouvoir mobiliser autour du QIS non seulement les scientifiques et quelques élus, mais aussi tous les futurs utilisateurs, y compris les industries, est un défi crucial pour le secteur. Ceux qui réussiront le mieux dans leur effort de mobilisation seront probablement en tête de la course et dirigeront le futur monde quantique.

La politique nationale britannique de Quantum et notamment les pôles technologiques sont un moyen de surmonter cet obstacle et de mobiliser le pays.

Les centres

Comme nous l'avons vu, sur l'ensemble des fonds consacrés aux politiques nationales, 120 millions de livres sterling sont consacrés à la création quatre centres quantiques. À partir de décembre 2014, ils rendent opérationnels les partenariats public-privé entre la recherche et l'industrie. Ils mettent ainsi en évidence et construisent le caractère global de la politique quantique britannique.

Chaque pôle contribue à faire en sorte que les QIS soient développés de manière pratique. En effet, grâce à eux et au financement disponible pour l'industrie et les partenaires des pôles - et vice-versa, ainsi qu'à des projets communs, les utilisateurs potentiels deviennent des parties prenantes dans le développement des QIS. En même temps, les plateformes permettent de comprendre les QIS. Le comment et le pourquoi de l'utilisation des technologies quantiques peuvent progressivement émerger.

En conséquence, les centres développent en quelque sorte un système d'information géographique avec la capacité d'imaginer et de prévoir l'utilisation des technologies quantiques. La position du Royaume-Uni dans la course et pour le monde émergent de la révolution quantique est ainsi renforcée.

Les centres quantiques britanniques

Le centre national de technologie quantique dans le domaine des capteurs et de la métrologie

Le Royaume-Uni Centre national de technologie quantique dans le domaine des capteurs et de la métrologie se concentre sur une partie du QIS, les capteurs et la métrologie.

Elle a reçu une subvention initiale de 35,51 millions de livres sterling (du 01-12-2014 au 30-11-2019 - EPSRC)

Dirigé par l'université de Birmingham, il comprend les universités de Glasgow, Nottingham, Southampton, Strathclyde et Sussex et plus de 70 partenaires industriels. Il est organisé en fonction des applications pratiques dans six secteurs principaux : la défense, les transports, l'industrie manufacturière, le pétrole et le gaz, le génie civil et les soins de santé.

QuantIC

Ce hub se concentre sur l'imagerie quantique améliorée et développe un appareil photo à ultra-haute sensibilité. Il cherche à s'aligner sur les "priorités de l'industrie". Les applications "comprennent la visualisation des fuites de gaz, la vision à travers la fumée et même l'observation des coins ronds ou sous la peau" (Les centres UKNQT).

Elle a reçu comme subvention initiale 23,06 millions de livres sterling (du 01-12-2014 au 30-11-2019 - EPSRC)

NQIT ou le centre des technologies de l'information quantique en réseau

NQIT cherche à construire un démonstrateur d'ordinateur quantique, le Moteur Q20:20. Il a reçu un financement initial de 38,03 millions de livres sterling (du 01-12-2014 au 30-11-2019 - EPSRC).

Son approche consiste en "une approche hybride de la lumière et de la matière en réseau pour le traitement quantique de l'information". En outre, elle favorise également " l'utilisation de lal'engagement industriel", " pour assurer l'adoption des technologies de démarrage et pour identifier les nouvelles possibilités d'applications orientées vers l'utilisateur ". NQIT a également distingué le secteur spatial pour la démonstration de l'informatique quantique et de la simulation (site web).

Le centre de communication Quantum

Les Centre de communications Quantum se concentre sur le développement de la communication quantique par la construction et l'exploitation de liaisons quantiques, en utilisant notamment des systèmes de distribution de clés quantiques (QKD). Elle a reçu une subvention initiale de 24,1 millions de livres sterling (du 01-12-2014 au 30-11-2019 – EPSRC).

Le 26 mars 2019, BT et les universités de Cambridge et de York ont lancé la première liaison de 125 km du réseau quantique britannique (UKQN) - UKQNtel, reliant les laboratoires de recherche de BT à Adastral Park et le département d'ingénierie de Cambridge à Cambridge Science Park ("Les partenaires du Hub collaborent pour étendre le réseau quantique britannique à l'industrie des télécommunications"(1 avril 2019).

La liaison est construite sur de la fibre optique, et sa construction a impliqué deux autres entreprises, Innovation Martlesham, un groupe d'entreprises TIC de haute technologie situé à Adastral Park, et une de ses entreprises, ADVA et ID Quantique (Ibid., "Lancement d'un réseau de liens quantiques au parc Adastral"(28 mars 2019).

Par conséquent, la construction du lien a permis de souligner l'exhaustivité industrielle du programme.

Ce lien représente la première étape du projet britannique de "banc d'essai de réseau quantique à grande échelle" (voir le Pr Tim Spiller, Université de York, "Centre de communications Quantum", diapositive 18, mai 2016).

Elle positionne fortement le Royaume-Uni dans cet aspect spécifique de la course, comme le montre la diapositive résumée ci-dessous qui décrit les principales avancées jusqu'en décembre 2018 (Hélène Lavoix, Présentation pour l'ICoQC 2018 - Le champ de bataille quantique et l'avenir, 30 novembre 2018, Paris, France, diapositive 7).

Financement quantique du MOD

Entre-temps, le MOD développe également une application quantique spécifique, comme on pouvait s'y attendre compte tenu du rôle joué dans la promotion de la politique britannique globale. Pour le programme initial de cinq ans (2014-2019), le financement global du programme Dstl a atteint environ 36 millions de livres sterling. Il est donc à égalité avec chacun des pôles civils.

Il comprend "deux démonstrateurs : un système de navigation quantique et un imageur gravitationnel quantique, et (en juillet 2016) 46 projets de doctorat" (DSTL/PUB098369: 46-53).

Nous arrivons à la fin du premier effort britannique en matière de NQT. Lorsque le programme a débuté, le Royaume-Uni était, avec Chineun des rares pays à avoir une politique quantique. Aujourd'hui, de nombreux autres pays ont rejoint ce qui est devenu une course. Les efforts doivent donc se poursuivre.

Chariots of Fire : un marathon et non un sprint

En novembre 2018, le Royaume-Uni a poursuivi sa stratégie et a étendu le programme national des technologies quantiques. Il a annoncé une augmentation du financement de 235 millions de livres sterling, qui comprend la création d'un nouveau centre national d'informatique quantique, en plus des " 80 millions de livres sterling annoncés en septembre pour la poursuite de 4 centres de développement quantique et signifie que le programme pionnier du Royaume-Uni recevra 315 millions de livres sterling ($414,42 millions) entre 2019 et 2024″ (gov.uk, "De nouveaux financements placent le Royaume-Uni à la pointe des technologies quantiques de pointe"(1 novembre 2018).

Enfin, le 13 juin 2019, le gouvernement a annoncé un nouveau programme de 153 millions de livres sterling par le biais de "l Fonds d'encouragement à la stratégie industrielle (ISCF), aux côtés de 205 millions de livres sterling provenant de l'industrie", pour "soutenir la commercialisation des technologies quantiques" (Innovate UK et Recherche et innovation au Royaume-Uni “Un nouveau programme de 153 millions de livres sterling pour commercialiser la technologie quantique du Royaume-Uni"(voir le document de travail de la Commission sur la politique de l'emploi, Gov.uk, 13 juin 2019).

Comme l'ISCF correspond à un effort de quatre ans, nous pouvons estiment provisoirement que les financements annuels correspondants - pour permettre la comparaison entre les pays - s'élèvent à 38,25 millions de livres ($50,32 millions) pour la partie publique et 51,25 millions £ ($67,42 millions) pour la part de l'industrie.

En conséquence, le Royaume-Uni peut souligner que le montant global de l'investissement combiné dans la technologie quantique "fera franchir une étape importante d'investissement d'un milliard de livres sterling depuis sa création en 2014". (Gouvernement du Royaume-Uni, communiqué de presse, "Un investissement d'un milliard de livres sterling fait du Royaume-Uni un pionnier des technologies quantiques"(13 juin 2019). La communication ainsi que le titre du communiqué de presse souligne l'effort global de la concurrence sur le terrain.

Au cours des cinq prochaines années, entre 2019 et 2024, l'effort quantique britannique bénéficiera ainsi d'un budget public annuel d'au moins 63 millions de livres ($82,88 millions) pour la politique nationale. À cela s'ajoute un montant annuel estimé à 60 millions de livres sterling pour la "recherche scientifique classique". Enfin, si nous ajoutons l'annonce du 13 juin 2019 (jusqu'en 2023, donc sur quatre ans), nous avons pour l'effort quantique global un financement public annuel de 161,25 millions de livres ($212,13 millions) et un financement annuel supplémentaire de 51,25 millions de livres ($67,42 millions) provenant de l'industrie.

En conséquence, la course aux quanta, à laquelle s'ajoute le NQT britannique, pour le secteur public principalement, se présente désormais comme sur la série de graphiques suivante :

L'état de la course aux quanta sans la Chine

L'état de la course au quantum avec la Chine

Prochaines étapes de l'analyse de la course aux quanta

Or, compte tenu des caractéristiques particulières de la race (voir Cartographier la course à l'informatique quantique), une vue de bas en haut doit être ajoutée à l'analyse. Nous devrons y prêter attention à l'importance des écosystèmes, à la concurrence ainsi qu'à la collaboration internationale. C'est un travail en cours, en plus de continuer à ajouter de nouveaux acteurs à notre cartographie.

En attendant, nous travaillons également à la création d'un indicateur que nous appelons actuellement "état de préparation quantique" et qui permettra de positionner les différents acteurs en fonction de la course et du monde futur.

Notes et Bibliographie

Image en vedette : Chicheley Hall par l'utilisateur : dronir [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons.

¹ Le programme britannique correspondait approximativement à $440 millions (CRS) avant le Brexit et l'attaque connexe contre la livre britannique. Pour tenir compte de la chute de la livre, nous estimons que la moitié du programme se situe au taux beaucoup plus bas de 1,315 USD à GBP (moyenne du taux moyen annuel de 2016 à la mi-2019). Nous obtenons ainsi un taux de change de 1 4726 pour le premier programme. Nous utiliserons ce taux pour toutes les dates correspondantes. Le NQT 1 du Royaume-Uni atteint ainsi un montant global de $397,61 millions. Nous utiliserons pour les années suivantes le taux moyen de 1,315 à titre d'approximation.

² La durée du financement n'est pas mentionnée dans les rapports. Le financement de l'EPSRC est généralement accordé sur des programmes de cinq ans. Nous supposons donc que les chiffres indiqués sont chacun pour une période de cinq ans. Nous les conserverons dans nos graphiques. Ils sont en effet une approximation du cumul de tous les financements annuels reçus pour une année.

³Le premier financement de l'EPSRC a été trouvé en 2006. Il correspondait alors à environ 0,53 million de livres sterling par an, pour augmenter ensuite au fil des ans.

Pritchard, Jonathan et Stephen Till. "UK Quantum Technology Landscape 2014". Laboratoire des sciences et technologies de la défense. DSTL/PUB75620 – 2014.

Pritchard, Jonathan, et Stephen Till, éd. "A perspective of UK Quantum Technology", préparé par et pour la UK Quantum Technology Community : UK Quantum Technology Landscape 2016". DSTL/PUB098369 – 2016.

David Delpy, présentation PowerPoint, Le programme national britannique des technologies quantiques, EPSRCLe 7 mars 2014.