L’excellence passionnément
Les chercheurs de l’ISAE-SUPAERO explorent l’univers du quantique
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La seconde révolution quantique est en marche ! L’ISAE-SUPAERO est déjà impliqué dans les recherches qui permettront l’avènement du quantique dans de nombreuses applications scientifiques et industrielles. Si aujourd’hui dans les laboratoires de recherche les travaux avancent pas à pas, les connexions entre les disciplines se renforcent. Aperçu des domaines en cours d’exploration.
À la croisée des disciplines, le quantique façonne le futur
Informatique quantique : premiers pas, la sécurité des communications en ligne de mire
« L’informatique quantique repose sur des bases totalement différentes de l’informatique classique et constitue une révolution qui peut changer le monde, » commente Arnaud Dion, enseignant- chercheur en systèmes embarqués.
L’informatique quantique permettra par exemple l’optimisation des process comme la maintenance programmée des avions pour des compagnies qui possèdent des flottes très importantes, une fiabilité accrue au-delà des prévisions météorologiques notamment pour l’agriculture, les transports, la production d’énergie. Dans le domaine de la santé les évolutions permettront d’accélérer la compréhension des maladies et d’améliorer la précision des traitements, ainsi que la simulation de molécules de plus en plus complexes.
La seconde révolution quantique va rapidement révolutionner la sécurité informatique telle que nous la connaissons aujourd’hui. Des chercheurs du Département d’Ingénierie des Systèmes Complexes de l’ISAE-SUPAERO sont engagés, depuis près de 10 ans dans un programme de recherche en cryptographie initié par l’Institut national américain des normes et de la technologie (NIST - USA). Lancée en 2016, cette campagne de standardisation de nouveaux algorithmes a retenu des projets soumis par l’ISAE-SUPAERO et ses partenaires.
Le Hamming Quasi-Cyclic (HQC), un protocole développé par des chercheurs de l’ISAE-SUPAERO, de l’ENAC, de l’Université de Limoge, d’autres universités vient d’être sélectionné pour faire face aux futures menaces des ordinateurs quantiques. Cette technologie assurera la sécurité des échanges numériques dans les domaines des télécommunications et des réseaux sensibles. Ce choix marque un tournant décisif dans l’histoire de la cryptographie et place HQC au cœur de la cybersécurité mondiale.
« Lorsque d’ici 10 à 15 ans, les ordinateurs quantiques seront opérationnels, ils déverrouilleront des codes en quelques heures. Si on ne s’intéresse pas maintenant à la cryptographie post quantique, des infrastructures informatiques pourront s’effondrer du jour au lendemain » confie Arnaud Dion.
L’Institut développe également une activité de recherche en informatique quantique pour explorer les applications spatiales et aéronautiques telles que l’analyse d’images, de trajectographie de sondes orbitales qui pourraient être envisagées dans l’avenir.
Réseaux de communications quantiques et traitement du signal : la recherche en marche
Au cœur du département Electronique, Optronique et traitement du Signal (DEOS), les chercheurs s’intéressent depuis quelques années aux télécommunications quantiques et lien laser en espace libre. Leur intérêt se porte sur les communications satellite sol dont les effets sont modélisés et les liaisons avec intrication quantique dédiés à être testées.
« Sur le plan expérimental nous disposons d’un lien laser satellite propre / banc infra-rouge sur les liens satellites sol. L’expérience des photons intriqués utilisée aujourd’hui pour l’enseignement sous forme de travaux pratiques de physique quantique à partir des travaux d’Alain Aspect (prix Nobel 2022) constituera dans l’avenir un dispositif qui nous permettra de développer notre recherche » précise Angélique Rissons, professeur et responsable du département DEOS.
La chercheuse Meryem Benammar, spécialiste en théorie de l’information, travaille quant à elle sur des techniques de sécurité de la couche physique. Elle s’intéresse particulièrement à la génération de clés sécurisées pour connecter des utilisateurs en assurant leur résistance face à des attaques et interception de réseaux espions. La chercheuse précise « nous développons des algorithmes d’extraction de clés de communication sécurisée utiles dans les schémas de distribution de clés quantiques appelés Quantum Key Distribution ou QKD ».
Ces codes reposent sur des sources d’aléas d’origine quantique comme des photons intriqués ou la polarisation des photons, et sont par construction robustes aux ordinateurs quantiques, contrairement aux clés générées de façon mathématique. Les applications pratiques de schémas QKD transmis par satellite sont à grande échelle car ils offrent l’opportunité de distribuer les sources quantiques sur de longues distances via des liens de communication optiques. De fait, l’Europe mène des projets d’envergure afin de développer ses propres réseaux de distribution de clés quantiques.
En matière de formation, l’ISAE-SUPAERO en partenariat avec l’ENSEEIHT, l’ENAC et l’INSA Toulouse, propose aux étudiants ingénieurs de 3e année, le Master « Advanced Communication Systems », une des rares formations à aborder la sécurité de la couche physique dans un objectif de recherche.
De la recherche fondamentale aux projets collaboratifs : prochaine étape
À l’ISAE-SUPAERO, les expertises et avancées disciplinaires dans le domaine du quantique permettent aujourd’hui de dessiner des ponts entre les différents spécialistes. Demain, l’ensemble des compétences seront mises à profit sur des sujets transverses à travers des thèses appliquées en lien avec des partenaires industriels.
La recherche fondamentale qui agrège de plus en plus les sciences des télécommunications, du traitement du signal et de l’informatique quantique évolue vers de l’ingénierie. L’ISAE-SUPAERO aura sa place au cœur de ces technologies.
