Ordinateur quantique : le défi d'énergie

L’énergétique quantique est une discipline récente qui étudie les échanges d’énergie et d’entropie entre systèmes quantiques, comme les électrons, les photons ou les protons. Contrairement à l’énergétique classique, elle ne repose pas sur la température pour expliquer ces transferts, mais sur les lois spécifiques du monde microscopique. Cette approche vise à optimiser l’efficacité énergétique des technologies quantiques, en développant de nouveaux outils pour réduire leur consommation. Elle s’inscrit dans un contexte où l’énergie devient une ressource critique, notamment pour les centres de données et l’intelligence artificielle. Les chercheuses Alexia Auffèves, Pascale Senellart-Mardon et d’autres y contribuent activement, en articulant recherche fondamentale et applications concrètes.

Dans un monde où les ressources énergétiques sont limitées, le développement de nouvelles technologies doit intégrer leur coût énergétique dès leur conception. Les centres de données et l’intelligence artificielle sont déjà pointés du doigt pour leur consommation élevée. Les technologies quantiques, comme l’ordinateur quantique, pourraient aggraver ce problème, mais l’énergétique quantique cherche à éviter cette erreur. En étudiant les échanges d’énergie à l’échelle quantique, cette discipline permet d’imaginer des systèmes plus sobres. Par exemple, un ordinateur quantique pourrait, en théorie, réaliser les mêmes calculs qu’un supercalculateur classique avec une consommation d’énergie moindre. L’enjeu est donc de concevoir des technologies quantiques dès maintenant, avant qu’elles ne deviennent incontournables.

L’énergétique quantique explore des concepts comme les moteurs quantiques, qui transforment des phénomènes aléatoires en énergie exploitable. Ces moteurs pourraient fonctionner grâce à des mesures quantiques, où l’acte d’observer un système modifie son état et génère de l’énergie. Un projet lancé en 2024, associant le CNRS, EDF, la startup Quandela et Alice & Bob, vise à optimiser ces circuits quantiques. Ces innovations pourraient révolutionner la production d’énergie à petite échelle, en exploitant des principes comme la décohérence (perte de propriétés quantiques due à l’environnement). Ces recherches s’inscrivent dans une dynamique où la France et d’autres pays investissent des milliards d’euros et de dollars pour développer les technologies quantiques.

Plusieurs acteurs jouent un rôle central dans le développement de l’énergétique quantique. Alexia Auffèves, directrice de recherche au CNRS et à l’institut Néel, coordonne le projet Quantum Engineering Grenoble. Pascale Senellart-Mardon, physicienne au CNRS et cofondatrice de la startup Quandela, contribue à la fois à la recherche et à l’innovation industrielle. Ces chercheuses, ainsi que d’autres équipes, travaillent à la fois sur des concepts fondamentaux et des applications pratiques. Leurs travaux visent à réduire l’empreinte énergétique des technologies quantiques, tout en les rendant plus performantes. La France, via des institutions comme le CNRS ou des startups, s’impose comme un acteur majeur dans ce domaine.