Sources de Lumière Quantique Spatialisables – SoLuQS

Les systèmes d’information constituent aujourd'hui l'une des principales ressources mondiales. Comme l'a accentué la crise Covid19, notre société repose sur un besoin toujours croissant de traiter et de communiquer des données, avec des répercussions importantes sur la politique, la défense, la santé, l'innovation, la vie quotidienne et l'économie. Le niveau de sécurité reste un problème majeur pour de nombreux cas d’usage, pour lesquels le chiffrement à clés secrètes est sûre et peut être mis en œuvre dans le monde réel via des solutions quantiques.
La distribution quantique de clés secrète, première technologie quantique commercialisée, fournit un moyen unique d'établir, entre partenaires distants, des chaînes aléatoires de bits secrets identiques, avec un niveau de sécurité inatteignable par des moyens classiques. Aujourd’hui, la mise en œuvre de systèmes quantiques aboutis est devenue cruciale, eu égard aux fortes répercussions militaires, sociétales et économiques. Cette voie, considérée comme l'une des plus prometteuses pour l'innovation en IT, bénéficie de programmes R&D fortement dotés, tels que le Flagship de l'UE et autres initiatives nationales (UK, Allemagne, Chine, USA, France). Avec le développement de calculateurs et de capteurs quantiques, il devient nécessaire de les connecter. Ainsi, des tâches telles que le calcul et la détection quantique distribués conduiront à un Internet quantique à grande échelle. L’obstacle majeur à l'adoption de tels réseaux réside dans la distance limitée (~100 km) sur laquelle ceux-ci peuvent être déployés, en raison des pertes dans les fibres optiques et de la courbure de la Terre. En l'absence de répéteurs quantiques fiables, le segment spatial représente la seule voie potentielle. À ce jour, les seules véritables démonstrations ont été faites en Chine (satellite Micius), mais de nombreux projets sont en cours à l’international.
SoLuQS a pour ambition de répondre efficacement à cette question en construisant des prototypes industriels de type « sources d’intrication » répondant aux contraintes de la spatialisation, sans compromettre leurs performances. Les mots-clés de nos réalisations seront compacité et intégrabilité, permettant une exploitation satellitaire dans les domaines civil et militaire. Ces dispositifs permettront à terme de connecter 2 réseaux quantiques métropolitains (Paris et Nice). SoLuQS suivra donc la voie prometteuse des nouveaux systèmes de communication optique par laser en espace libre, compatibles télécom, et s’inscrit ainsi dans l’axe thématique 3, « Cryptographie – Communication » de l’AAP ASTRID, avec un focus sur la « sécurité des réseaux », leur « mise en œuvre opérationnelle » à base « d’intrication multimodale » et de « solutions spatiales ». Nous développerons à l’échelle française les outils spatialisables pour l’établissement d’un lien de communication espace/sol sécurisé, afin d’anticiper les futures réalisations satellitaires. SoLuQS rassemble les meilleures équipes au niveau international en communication quantique (INPHYNI et LIP6) ainsi qu’un grand groupe industriel français du spatial (Thales Alenia Space) qui favorisera à la fois l’intégration et la spatialisation des réalisations.
Le consortium déclinera une stratégie de dissémination active des connaissances. La PI et l’attraction d’industriels ont une valeur économique directement exploitable, tant en termes de brevets, de marché et de création de start-ups. Nous assurerons la formation des personnels et des étudiants ainsi que la promotion des partenaires dans les communautés académique et industrielle. Ces activités seront complétées par des actions de diffusion (conférences internationales, publications scientifiques et grand public, etc.) afin de maximiser l'impact du projet. Prises dans leur ensemble, nos actions permettront d'assurer à la France un rôle de leader sur la scène mondiale en matière de technologies quantiques de rupture pour la communication quantique à segment spatial.