Des bits aux Qbits : comment les entreprises bavaroises adoptent la science et la technologie quantiques

La Bavière s’est pleinement engagée à devenir un centre mondial de premier plan dans le domaine de la science et de la technologie quantiques, et les entreprises bavaroises collaborent déjà avec des instituts de recherche pour exploiter dès aujourd’hui le potentiel des SQT.

Voici quelques exemples de projets clés et d’initiatives d’entreprise en cours.

Rendre l'informatique quantique accessible aux entreprises de taille moyenne (Mittelstand)
 

De nombreuses grandes entreprises bavaroises ont établi leur propre département de recherche sur les SQT, mais les entreprises de taille moyenne, qui constituent le fondement de l’économie bavaroise, n’en n’ont pas la possibilité. Pour combler cette lacune, plusieurs initiatives sont en cours en Bavière pour rendre la technologie accessible aux entreprises de taille moyenne. Avec le projet PlanQK (Platform and Ecosystem for Quantum-Assisted Artificial Intelligence), par exemple, le Quantum Applications and Research Laboratory (QAR-Lab), basé à Munich, collabore avec 19 partenaires pour explorer les domaines d’application dans les entreprises allemandes de taille moyenne qui ne disposent pas de leur propre département de recherche. Le projet vise à permettre à ces entreprises d’utiliser les avantages quantiques à un stade précoce. Pour faciliter cette démarche, PlanQK fournit des informations sur les technologies disponibles et les coordonnées d’experts et aide à remplir les demandes via une plateforme de connaissances facilement accessible.
Les applications de technologie quantique comprennent la détection et la prédiction d’anomalies et de fraudes dans le secteur financier et l’optimisation des processus de maintenance dans l’industrie et les transports publics. La mise au point des lignes de production industrielle et la mise en réseau et le contrôle des composants industriels en constituent des utilisations supplémentaires.

Pour généraliser l’utilisation de l’informatique quantique, il faut créer les bases d’une utilisation plus simple et plus fiable, ce qui est précisément l’objectif du centre de compétence bavarois « Sécurité quantique et science des données » BayQS. Il étudie les questions logicielles liées à l’informatique quantique et développe des solutions ciblées visant à :

•    aider l’industrie à identifier les avantages quantiques dans des problèmes pertinents pour la pratique

•    minimiser les risques pour la propriété intellectuelle découlant des résultats de recherche obtenus lors de l’utilisation des interfaces matérielles quantiques actuellement disponibles

•    simplifier le développement d’algorithmes quantiques

Des applications pionnières dans le domaine de la cybersécurité
 

Les ordinateurs quantiques ont le potentiel de briser de nombreux systèmes cryptographiques couramment utilisés pour protéger les informations sensibles dans le monde numérique d’aujourd’hui. Cependant, l’informatique quantique peut également être utilisée afin de développer des systèmes de cryptage plus sûrs aptes à résister aux attaques d’ordinateurs traditionnels et quantiques. La promesse de développer des systèmes cryptographiques plus sûrs fait de la cybersécurité l’une des principales applications de l’informatique quantique, comme en témoignent les nombreux efforts de R&D déployés en Bavière.

Le projet MuQuaNet (Munich Quantum Network), par ex., réunit l’université des forces armées fédérales de Munich et l’expert en sécurité informatique Rohde & Schwarz Cybersecurity, basé à Munich, entre autres. Leur objectif est de développer, construire et exploiter un réseau de communication quantique sécurisé pour la recherche et l’évaluation, qui sera mis à la disposition d’autres institutions et autorités de recherche.

Une étape importante de MuQuaNet, à savoir la création de réseaux quantiques hautement sécurisés, a déjà été franchie. Le système de gestion des clés développé par Rohde & Schwarz Cybersecurity a été testé avec succès.

Des experts du monde entier travaillent sur différents aspects de la cryptographie à l’épreuve de l’informatique quantique. Aquorypt est l’un de ces efforts de collaboration en Bavière, impliquant Giesecke+Devrient, Infineon, Siemens, l’Institut Fraunhofer pour la sécurité appliquée et intégrée, et les universités techniques de Munich et de Darmstadt. Le projet a été lancé pour étudier l’applicabilité et la faisabilité de méthodes cryptographiques à sécurité quantique pour les systèmes embarqués dans l’industrie et les applications de sécurité basées sur les cartes à puce.

Giesecke+Devrient, fournisseur mondial de technologies de sécurité dont le siège est à Munich, apporte au projet son expertise en matière de micro-systèmes intégrés. Le principal défi consiste à intégrer de nouveaux procédés cryptographiques dans les puces sans en augmenter la taille. Selon les experts, cet effort équivaut à « essayer de faire tenir un éléphant sur un timbre postal. »

Pour tous ceux qui débutent, Bay QS (voir ci-dessus) BayQS - Fraunhofer AISEC offre un laboratoire de formation à la cybersécurité Laboratoire de formation à la cybersécurité. Des utilisateurs débutants qui souhaitent s’initier à l’informatique quantique aux experts en informatique quantique, tout le monde est le bienvenu. Une formation de sensibilisation est proposée aux cadres et, pour les nouveaux venus dans le domaine de l’informatique quantique, il existe des séminaires de base permettant de se familiariser avec le sujet, ainsi que des séminaires approfondis. Des défis individuels ou des algorithmes spécifiques peuvent être examinés plus en détail dans le cadre d’ateliers internes.

Prendre une longueur d'avance dans le services financiers
 

Changement climatique, vulnérabilités de la chaîne d’approvisionnement et pandémies : l’ensemble complexe des facteurs de risque peut être décrit de manière générale, mais il est difficile de le quantifier. Les compagnies d’assurance doivent prévoir et comprendre ce mélange pour pouvoir se protéger contre les risques et atténuer les conséquences pour l’individu.

C’est pourquoi une équipe de MunichRe étudie depuis 2020 comment les ordinateurs quantiques peuvent aider à calculer des probabilités complexes de pertes et de dommages. Elle utilise non seulement des données historiques, mais aussi des simulations, car en simulant des scénarios futurs, ils peuvent calculer les pertes potentielles. Contrairement aux ordinateurs conventionnels, qui ne peuvent calculer différents scénarios que de manière séquentielle (l’un après l’autre), les ordinateurs quantiques peuvent envisager de nombreux scénarios possibles simultanément. Cela permet de réduire considérablement le temps de calcul nécessaire pour les résoudre.

En résumé, les sciences et technologies quantiques peuvent permettre aux compagnies d’assurance de mieux comprendre les risques et de proposer de nouveaux produits pour des cas qui n’étaient pas assurables auparavant.

MunichRe est l’un des quatre membres bavarois du groupe d’application QUTAC qui comprend 13 grandes entreprises allemandes. La mission de QUTAC comprend le développement d’un écosystème allemand de contrôle qualité très performant, ainsi que l’identification, le développement, l’essai et le partage conjoints d’applications de contrôle qualité.

De l'énergie pour les semi-conducteurs
 

L’un des projets QUTAC est réalisé par la société Infineon, basée à Munich. En tant que fabricant de semi-conducteurs, Infineon est très tributaire de la fiabilité des chaînes d’approvisionnement mondiales. L’adéquation entre la demande et la capacité est donc très complexe et la technologie informatique classique n’a pas pu jusqu’à présent résoudre le problème d’optimisation sous-jacent. Mais Infineon pense que l’informatique quantique pourrait être utilisée pour résoudre au moins une partie de la myriade de problèmes d’optimisation complexes.

Cette nouvelle approche du calcul des risques est particulièrement prometteuse en ce qui concerne les nouvelles technologies. La possibilité de pouvoir assurer les cyberattaques, les services IOT et l’intelligence artificielle encouragera les entreprises à déployer plus tôt des technologies de pointe tout en évitant ou en se protégeant contre les risques éventuels liés à leur adoption.

Faire des bonds en avant dans le soins de santé
 

La Bavière investit massivement dans l’ingénierie biomédicale afin de mettre au point des procédures de pointe pour le diagnostic et le traitement des maladies et la compensation des handicaps physiques.

L’Institut d’ingénierie biomédicale de Munich (MIBE) de l’Université technique de Munich (TUM) en est un excellent exemple. Le MIBE favorise les échanges entre chercheurs et encourage l’enseignement de l’ingénierie biomédicale. Il combine les résultats et les approches de différentes disciplines telles que la médecine, les sciences naturelles et les sciences de l’ingénieur.

L’un de ses projets de collaboration actuels vise à utiliser la technologie quantique pour l’imagerie du cancer. Jusqu’à présent, il n’a pas été possible de suivre le métabolisme des cellules tumorales à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) dans un contexte clinique de routine, mais une équipe de recherche interdisciplinaire s’efforce de faire progresser le développement d’un hyperpolariseur à base quantique pour y parvenir. Ce dernier serait déployé dans des applications cliniques. L’objectif est d’améliorer considérablement l’imagerie IRM des processus métaboliques, afin de permettre des évaluations plus précoces et plus précises des tumeurs et d’améliorer la sélection et le suivi des traitements des tumeurs.

L’équipe du MIBE collabore avec d’autres universités allemandes ainsi qu’avec des partenaires industriels tels que Siemens et Rapid Biomedical, l’un des fournisseurs de bobines les plus respectés dans le monde de la recherche en résonance magnétique, basé en Basse-Franconie.

Ce ne sont là que quelques exemples de la manière dont QST in Bavaria crée de nouvelles opportunités de croissance.