Université Paris Cité : foyer de deux grandes communautés quantiques

2025 est l’année internationale des sciences et technologies quantiques. Dans ce cadre, l’Université Paris Cité revient sur des actions importantes en lien avec le quantique menées en son sein. L’équipe Algorithmique et Complexité de l’IRIF – Institut de Recherche en Informatique Fondamentale (UPCité/CNRS) – et le laboratoire MPQ – Matériaux et Phénomènes Quantiques (UPCité/CNRS) – forment aujourd’hui deux communautés menant notamment des actions sur l’informatique quantique et sur la physique quantique. Miklos Santha, directeur de recherche émérite en informatique quantique, fondateur de l’équipe Algorithmique et Complexité à l’IRIF et Sara Ducci, professeure à l’Université Paris Cité au laboratoire MPQ, reviennent sur l’histoire de ces deux communautés.

Photographie du bâtiment Condorcet dans lequel se trouve le laboratoire MPQ

A quand remonte la structuration des communautés sur l’informatique quantique et sur la physique quantique à l’Université Paris Cité ?

Miklos Santha : Historiquement, l’équipe algorithmes et complexité, qui ne mène pas uniquement des travaux sur l’informatique quantique, a été créée à l’université d’Orsay dans les années 1990. Ce groupe, duquel j’ai pris la direction en 1998, s’intéresse notamment à l’informatique quantique, une discipline marginale jusqu’à la deuxième moitié des années 1990. La relocalisation de l’équipe à l’Université Paris Cité dans les années 2010 a permis de faciliter les rencontres et les collaborations grâce à une intégration dans un écosystème plus large. Frédéric Magniez, directeur de l’IRIF, Sophie Laplante, professeure en informatique à UPCité et Iordanis Kerenedis, directeur de recherche à l’IRIF, font partie de l’équipe depuis une vingtaine d’années maintenant.

Sara Ducci : Lorsque j’ai été recrutée en 2002 en tant que maîtresse de conférences, le laboratoire MPQ était une fédération de recherche qui regroupait plusieurs équipes de recherche en physique quantique et physique des matériaux. Puis en 2005 il est devenu une Unité Mixte de Recherche de l’Université Paris Cité et du CNRS. Il fête cette année ses 20 ans. Avant d’intégrer ce laboratoire, mon équipe de recherche, dont les travaux portent sur les sources semi-conductrices miniaturisées d’états quantiques de la lumière, était hébergée chez Thalès Research and Technologies. Dans cet environnement industriel, entre 2002 et 2006, mon équipe a ainsi mené des recherches en rapprochant l’optique non linéaire et quantique du monde des matériaux et des dispositifs.

Quelles initiatives ou projets ont émergé de ces communautés ?

MS : Depuis 2000 l’équipe a conduit de nombreux projets ayant obtenu des financements nationaux et européens. Il s’agit notamment de projets de thèses et de post-doctorats menés par des scientifiques et des étudiants venant de pays étrangers. QOPT (Quantum algorithms for optimization) est typiquement un projet dans lequel l’équipe est impliquée et qui est financé par la commission européenne. Son objectif est de développer de nouveaux algorithmes quantiques qui vont bien au-delà des capacités des meilleurs ordinateurs classiques.

SD : Depuis la création du laboratoire MPQ, il y a eu une grande progression des équipes qui s’y trouvent, dans leur capacité à contrôler les états quantiques photoniques, mécaniques et électroniques pour développer des dispositifs de pointe dans le domaine de l’information quantique. Certains de ces dispositifs permettent par exemple de réaliser des mesures d’objets extrêmement petits avec une précision allant bien au-delà de ce que peuvent fournir les dispositifs classiques. Il y a aussi des dépôts de brevets réguliers pour des applications. Par exemple, Ivan Favero, chercheur en optomécanique quantique, a déposé plusieurs brevets pour des résonateurs photoniques. Mon équipe a aussi déposé des brevets avec ST Microelectronics sur des sources d’états quantiques de la lumière.

Qu’en est-il de ces communautés aujourd’hui ?

MS : Aujourd’hui l’équipe algorithmes et complexité regroupe 14 membres permanents et plus de 20 doctorantes, doctorants, post-doctorantes et post-doctorants qui travaillent sur des sujets différents mais possèdent l’algorithmique comme langage commun. L’équipe est aujourd’hui dirigée par Sophie Laplante.

SD : Notre laboratoire a gagné en attractivité au fil des ans. Les chercheuses et chercheurs étant aujourd’hui plus nombreuses et nombreux à être habilités à diriger des thèses qu’au lancement du MPQ, il est ainsi possible d’encadrer de plus en plus de doctorantes et de doctorants. Lors de mon arrivée, j’étais par exemple seule à effectuer des recherches sur la photonique intégrée, aujourd’hui, deux maîtres de conférences et un ingénieur travaillent avec moi, ce qui augmente les capacités d’encadrement et diversifie les projets.

Quels sont les liens entre ces deux communautés actuellement ?

SD : Avec la Graduate School Quantum Technologies, que je dirige avec Frédéric Magniez, directeur de recherche à l’IRIF, l’idée est de tisser des liens entre la physique quantique et l’informatique quantique sur des aspects de formation notamment master et doctorat, et pour organiser des événements pour les lycéens et le grand public. L’inIdEx Quantech permettra aussi de renforcer les liens dans le domaine de la recherche entre les communautés travaillant sur l’informatique quantique et celles travaillant sur la physique quantique pour développer de nouveaux projets.

Le saviez-vous ?

Des chercheuses et chercheurs de l’Université Paris Cité ont participé à une série de vidéos sur l’intrication quantique sur la chaîne YouTube Photons Jumeaux.

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