En juillet 1925, le jeune physicien Werner Heisenberg , alors âgé de seulement 23 ans, arriva sur la petite île allemande d’Heligoland. Il cherchait à soulager sa grave allergie au pollen, le « rhume des foins ». La végétation basse de l’île, exempte de pollen, lui offrait des conditions idéales. Loin du tumulte urbain, se promenant sur les sentiers et plongé dans le silence, Heisenberg trouva l’environnement parfait pour méditer sur les idées révolutionnaires qui commençaient à transformer notre compréhension du monde microscopique.
Depuis le début du XXe siècle, des scientifiques tels que Max Planck , Albert Einstein et Niels Bohr ont démontré que, dans l’univers des particules élémentaires, la nature se comporte de manière surprenante. La lumière peut se présenter sous forme d’onde ou de particule – les « quanta » de lumière, appelés photons – et les atomes sont décrits comme des électrons occupant des orbites énergétiques bien définies, capables de passer d’une orbite à une autre, en émettant ou en absorbant des photons.
Le 9 juillet 1925, Heisenberg écrivait à son collègue Wolfgang Pauli : « Tous mes efforts, aussi vains soient-ils, sont consacrés à la destruction complète du concept d’ orbites , qui ne peut être observé d’aucune manière. » Pour lui, seules les grandeurs mesurables devaient figurer dans la description du monde quantique. Vingt jours plus tard, le 29 juillet, Heisenberg soumettait à publication un article qui allait bouleverser la science à jamais : la mécanique quantique était née, rompant de façon décisive avec les concepts de la physique classique.
Année internationale des sciences quantiques
Pour célébrer le centenaire de ce moment historique, l’ ONU a déclaré 2025 Année internationale des sciences et technologies quantiques , encourageant ainsi les événements, les conférences et les activités à travers le monde.
Quelques mois après la découverte d’Heisenberg, en janvier 1926, l’Autrichien Erwin Schrödinger présenta une nouvelle formulation de la théorie quantique, fondée sur les ondes et inspirée par une idée de Louis de Broglie . Ce dernier, dans sa thèse de 1924, avait proposé que non seulement la lumière, mais aussi les électrons et les atomes puissent se comporter comme des ondes. Plus tard, on démontra que la théorie de Schrödinger était équivalente à celle d’Heisenberg, bien que ce dernier l’eût initialement rejetée.
La mécanique quantique est née de l’effort collectif de jeunes gens animés par la curiosité et la passion de percer les secrets de la nature. Aucun d’eux n’aurait pu imaginer les transformations que cette théorie allait apporter à la vie quotidienne de l’humanité. De là sont nés le laser, le transistor, l’imagerie par résonance magnétique, les cellules photoélectriques, de nouveaux médicaments et les horloges atomiques de haute précision, essentielles au fonctionnement du GPS.
À la fin du XXe siècle et au début du XXIe siècle, un nouveau domaine a émergé : l’information quantique. Elle approfondit la compréhension des propriétés quantiques et ouvre la voie à des technologies entièrement nouvelles. Des laboratoires du monde entier ont démontré la maîtrise de l’interaction entre un atome et un photon ( prix Nobel 2012 ), l’observation directe de l’intrication quantique ( prix Nobel 2022 ) et la création de circuits supraconducteurs de quelques centimètres capables de manifester des phénomènes quantiques ( prix Nobel 2025 ).
Suprématie quantique
Les capteurs quantiques nous permettent de mesurer les variations du champ gravitationnel terrestre avec une précision d’un milliardième de l’accélération due à la gravité, ce qui est utile pour localiser l’eau ou le pétrole sous terre ; de détecter le champ magnétique produit par les courants électriques du cerveau avec une extrême sensibilité, permettant ainsi d’obtenir des images à haute résolution ; de guider les véhicules grâce à une navigation autonome sans avoir recours au GPS ; de détecter les ondes gravitationnelles produites par les collisions entre des étoiles lointaines, révélant à quoi ressemblait l’univers il y a des milliards d’années — un véritable voyage dans le temps.
La communication quantique, dont la Chine a été pionnière en matière d’expérimentation, a été démontrée par transmission satellitaire et détection de photons individuels. Son principal avantage repose sur un principe simple : toute tentative d’espionnage modifie l’état des photons et peut être facilement détectée.
Les ordinateurs quantiques, quant à eux, ont connu des progrès fulgurants. Les affirmations concernant la « suprématie quantique », selon lesquelles un ordinateur quantique surpasserait n’importe quel supercalculateur classique, ont fait l’objet d’intenses débats et d’une saine émulation entre les algorithmes quantiques et classiques.
En 2019, dans un article publié dans Nature , Google affirmait que son processeur Sycamore effectuait en 200 secondes un calcul qui aurait nécessité 10 000 ans pour un supercalculateur classique. Cependant, des chercheurs d’IBM ont contesté cette affirmation , démontrant que le même calcul pouvait être réalisé en deux jours et demi grâce à des algorithmes améliorés.
Malgré ces controverses, les progrès sont extraordinaires. L’informatique hybride, qui combine ordinateurs quantiques et classiques, prend de l’ampleur. Parmi les réalisations les plus récentes, citons : la première application commerciale d’un ordinateur quantique, publiée dans Nature – la génération de nombres aléatoires certifiés, réalisée en 2025 avec un processeur à piège à ions de la société Quantinuum ; la nouvelle puce quantique de Google, appelée Willow , qui promet d’effectuer des tâches impossibles pour les ordinateurs classiques (nécessitant un temps supérieur à l’âge de l’univers) ; et les algorithmes quantiques appliqués à la découverte de médicaments, fruit d’une collaboration entre IonQ et AstraZeneca .
Augmentations et restrictions des investissements
Selon McKinsey & Company, le volume des investissements dans les startups de technologies quantiques a augmenté de 50 % à l’échelle mondiale en 2024 par rapport à l’année précédente, passant de 1,3 milliard de dollars en 2023 à 2 milliards de dollars en 2024. La création de startups de technologies quantiques — principalement dans l’Union européenne et en Asie — a augmenté de 42 % au cours de la même période, reflétant la prolifération constante d’idées novatrices et des entreprises qui en résultent .
Selon le Centre européen d’économie politique internationale (ECIPE), jusqu’en 2024, l’investissement public a dominé dans ce domaine dans les principaux pays, sauf aux États-Unis et au Canada, où il a été inférieur à l’investissement privé (voir graphique ci-dessous).
Cependant, cet avenir prometteur est menacé. Depuis 2024, les États-Unis, le Canada et plusieurs pays européens, ainsi que la Corée du Sud et le Japon, imposent des restrictions sur l’exportation de composants clés pour les ordinateurs quantiques vers les pays « non partenaires » , excluant ainsi l’Amérique latine et plusieurs pays d’Asie et d’Afrique.
Bien que l’on prétende que les ordinateurs quantiques pourraient déchiffrer les systèmes de chiffrement, les dispositifs disponibles restent très rudimentaires et sujets à erreurs, ce qui ne représente pas un risque réel. Ces restrictions semblent avoir un autre effet : elles limitent le progrès technologique des pays capables de modifier l’équilibre géopolitique actuel. De fait, elles affectent même la coopération en recherche fondamentale, pourtant essentielle au progrès scientifique de l’humanité.
Luiz Davidovich
Professeur émérite, Université fédérale de Rio de Janeiro (UFRJ)
