Le hub quantique UGA

Depuis 2017, le programme "Quantum Engineering Grenoble" contribue à consolider l’écosystème grenoblois pour les technologies quantiques, via l’attribution de bourses de thèse et l’installation de Chaires d’Excellence sur des projets interdisciplinaires, et la mise en place de séminaires aux interfaces. Les actions ont été initiées et soutenues par l’Idex Université Grenoble Alpes et l’Union Européenne (action Marie Sklodovska Curie de type Cofund). Ce programme s’est construit grâce au travail de structuration du site grenoblois opéré en amont par des actions fédératives d’excellence (Fondation Nanosciences de Grenoble, Labex LANEF). Elles impulsent une synergie entre l’Université et les grands organismes de recherche.

Un écosystème pour les technologies quantiques, du philosophe à l'industriel

Pour réaliser la deuxième révolution quantique, l’Université Grenoble Alpes (UGA) constitue un écosystème interdisciplinaire rayonnant à partir de la physique quantique fondamentale :

• L'informatique quantique théorique est apparue à l’UGA dès l’année 2001 et se développe fortement avec INRIA. Des résultats importants ont été obtenus en complexité et algorithmique et en modèles de calcul. Depuis 2019, l’UGA accueille l’un des 4 instituts français pour l’Intelligence Artificielle, MIAI, qui entraîne une nouvelle dynamique pour le site. La synergie entre les chercheurs travaillant aux développements « hardware » et les informaticiens du site permet de créer des algorithmes et des langages de compilation au plus près des contraintes matérielles. Le dimensionnement énergétique des calculateurs quantiques est devenu le cœur d’un travail alliant chercheurs et ingénieurs.
• Les sciences humaines - Alors que la deuxième révolution quantique trouve son origine dans les discussions philosophiques entre pères fondateurs de la Mécanique quantique, l’émergence de technologies nouvelles pose des questions sociétales profondes. Un groupe de philosophie/sociologie est actuellement embarqué à l’Institut Néel du CNRS, en interaction forte avec des physiciens théoriciens férus de sciences humaines. Cette expérience rare contribue d’une façon originale à la visibilité et à l’attractivité de Grenoble.
• L’industrie - Une part importante des thèses du programme « Quantum Engineering Grenoble » comporte un stage de 2 à 6 mois auprès de nos partenaires industriels. Pour les doctorants, ces échanges contribuent à la fois à leur intégration et à la valorisation de leurs travaux dans le tissu économique local.

L’UGA est mondialement connue pour ses instituts de recherche fondamentale en physique de la matière condensée, nanosciences, informatique et mathématiques ainsi que pour ses entreprises innovantes de haute technologie, des start-ups aux groupes multinationaux. Classée parmi les 5 premières villes innovantes en nanotechnologies au monde et 1er en Europe, la Métropole de Grenoble accueille 25 000 chercheurs académiques et industriels et plus de 60 000 étudiants. L’Innovation et la valorisation de la recherche constituent l’ADN du territoire.

En physique et ingénierie, l’UGA a déjà mené sa première révolution quantique et se trouve à la pointe des nano-technologies avec un tissu industriel dense et une forte capacité d’innovation. Cette réussite s’est appuyée sur l’expertise historique et internationalement reconnue des laboratoires grenoblois de l’UGA, du CNRS et du CEA sur les propriétés quantiques de la matière à l’état solide.

Une vaste gamme de matériaux quantiques (à fortes corrélations électroniques, magnétiques, supraconducteurs, à chaîne de spins) est mis en œuvre, incluant des matériaux 2D et 1D comme le graphène,et des nanofils. Des propriétés et fonctionnalités de nanoélectronique quantique, photonique, spintronique, nano-mécanique sont étudiées et implémentées dans des dispositifs quantiques précurseurs des supports pour l’information quantique : qubits supra ou semi-conducteur, qubits de spin, photons uniques. Ces travaux s’appuient sur le développement simultané de technologies habilitantes (cryogénie, nano-fabrication, caractérisation) et des travaux de recherche théorique. Le Hub quantique de l’UGA est un ensemble de recherche cohérent qui implique plus de 200 chercheurs et enseignants-chercheurs, autant de doctorants et de chercheurs post-doctoraux.

Question à Alexia Auffèves : Qu'est-ce que la nouvelle révolution quantique ?

Au-delà de la stimulation intellectuelle qu’elle peut générer, la physique quantique est un théâtre passionnant pour l’étude des relations complexes entre recherche fondamentale et applications – et comment les deux logiques s’inspirent et se complètent pour donner naissance à des révolutions technologiques. La première révolution quantique s’appuyait sur la quantification de la matière et du rayonnement : en sont issus le laser, le GPS, le transistor, et par la suite l’intégralité des objets qui peuplent nos sociétés de l’information (au premier rang desquels l’ordinateur). Du fait notamment des contraintes énergétiques, nos technologies de l’information arrivent à présent à leurs limites, appelant un changement de paradigme.

Ce changement pourra être apporté par une seconde révolution quantique. Née des questionnements philosophiques des pères fondateurs de la théorie, élaborée dans les laboratoires de recherche depuis les années 90, elle exploite des caractéristiques contre-intuitives du monde quantique telles que la cohérence et l’intrication quantiques, pour refonder une technologie où l’information est traitée de façon plus efficace et communiquée de façon naturellement sécurisée. Profondément interdisciplinaire, elle constitue une occasion passionnante de créer des synergies nouvelles entre différents domaines du savoir académique (physique, informatique, sciences humaines) et les logiques industrielle et économique. Un nombre croissant d’états et d’entreprises privées ont déjà fait le pari de cette révolution. Le pari est maintenant relevé par la France dans le cadre de sa stratégie d’accélération, pour laquelle l’écosystème grenoblois sera un atout majeur.
 

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