Taïwan commence à émerger parmi les poids lourds de l’informatique quantique. Alors que son programme national de technologies quantiques entre dans la dernière année de sa première étape, des équipes telles que celles de l’Académie Sinica et plusieurs universités taïwanaises ont atteint des jalons importants dans la photonique quantique, l’enchevêtrement et la génération d’états exotiques de la lumière, qui pourraient jouer un rôle clé dans les ordinateurs quantiques de demain.

Bien que leur visibilité médiatique soit souvent reléguée aux États-Unis, en Europe ou en Chine, Taïwan construit discrètement un écosystème quantique en s’appuyant sur sa force historique : la microélectronique et la photonique de haute précision.

Un programme national quantique en phase décisive

Le Programme national de technologies quantiques de Taïwan a été conçu dès le départ comme une démarche coordonnée à long terme : financer des groupes de recherche, former des talents et relier laboratoires et industrie.

Dans cette dernière ligne droite de la première étape, les résultats commencent à se consolider dans trois axes particulièrement clairs :

1. Sources de photons intriqués plus stables et efficaces
2. Générateurs optiques d’états de type “chat de Schrödinger”
3. Intégration de tout cela dans des puces photoniques, une étape essentielle pour faire sortir la technologie du laboratoire.

Ces avancées ne sont pas uniquement de la physique théorique intéressante : ce sont des éléments indispensables pour construire des ordinateurs photoniques quantiques, des réseaux sécurisés ou des capteurs ultra-sensibles.

Photons intriqués : la matière première de l’information quantique

Une grande partie des efforts s’est concentrée sur l’amélioration des méthodes de génération de paires de photons intriqués.

Dans le domaine de l’informatique et des communications quantiques, ces photons jouent le rôle des “bits enchevêtrés” : ils transportent de l’information de manière que l’état de l’un soit lié à celui de l’autre, même à grande distance. Cela permet de :

• Mettre en œuvre des protocoles de cryptographie quantique ;
• Réaliser des expériences de téléportation d’états quantiques ;
• Et élaborer des schémas de calcul basés sur l’optique linéaire et la mesure.

Les groupes taïwanais ont travaillé sur des sources basées sur l’émission paramétrique spontanée et sur des structures non linéaires produisant des photons de meilleure qualité (pureté, indistinguabilité) et avec moins de pertes.

États “chat de Schrödinger” en optique : de la métaphore à l’outil

L’un des accomplissements les plus remarquables est la génération d’états de type “chat de Schrödinger” en systèmes optiques, en utilisant des paires de photons “héraldées” (heralded photon pairs).

Au lieu du fameux chat vivant ou mort, il s’agit ici de superpositions cohérentes d’états lumineux, par exemple “beaucoup de photons” et “presque aucun photon” en même temps. Ces états :

• Sont extrêmement fragiles,
• Mais aussi très utiles pour les codes de correction d’erreurs quantiques basés sur des modes bosoniques,
• Et pour des architectures où l’information quantique est stockée dans des états de champ électromagnétique continu, plutôt que dans des qubits discrets de type 0/1.

Grâce à leur tradition en optique avancée, Taïwan parvient à produire et manipuler ces états avec plus de contrôle et de reproductibilité, une étape cruciale pour dépasser le stade des expérimentations ponctuelles en laboratoire.

Puces d’enchevêtrement : amener le laboratoire sur la plaquette

Une des stratégies les plus importantes de ces avancées concerne les puces photoniques d’enchevêtrement et autres dispositifs intégrés.

Plutôt que d’installer une photonique quantique sur des tables gigantesques remplies de miroirs et de fibres, les équipes taïwanaises intègrent :

• Sources de photons,
• Guidage de la lumière,
• Et éléments de détection

sur des puces photoniques fabriquées selon des techniques proches de celles utilisées dans l’industrie des semi-conducteurs.

Pour un pays qui accueille des géants comme TSMC, cela dépasse largement un simple détail technique :

• Permettre de tirer profit d’une chaîne de valeur déjà présente dans la fabrication de wafers ;
• Faciliter la montée en puissance : passer de prototypes à des systèmes comportant des milliers de composants optiques intégrés ;
• Et ouvrir la voie à ce que Taïwan ne se contente pas de fabriquer des puces classiques pour l’IA, mais aussi des puces photoniques quantiques pour la prochaine génération de technologies.

Le rôle de Taïwan dans la course mondiale à la quantique

Le contexte international est évident :

• Les États-Unis investissent des milliards dans des programmes quantiques et des partenariats entre grandes entreprises technologiques et universités ;
• La Chine, l’Europe et d’autres pays asiatiques accélèrent dans le calcul, les communications et les capteurs quantiques.

Sans disposer des ressources massives de ces acteurs, Taïwan opte pour une stratégie de niche à forte valeur ajoutée :

1. miser sur la photonicité intégrée, dans laquelle le pays dispose déjà d’une solide industrie ;
2. tisser des ponts entre recherche académique et industrie des semi-conducteurs ;
3. attirer des projets internationaux nécessitant une fabrication avancée de puces quantiques.

En réussissant à relier ces avancées scientifiques — photons intriqués, états “chat” et puces optiques — à son secteur industriel, Taïwan pourrait devenir un acteur clé dans le hardware quantique, à l’image de ce qu’il est pour la fabrication de puces classiques pour l’Intelligence Artificielle et les centres de données.

Les perspectives à venir

Alors que la première étape du programme national entre dans ses derniers mois, la prochaine étape logique sera :

• Consolider une seconde phase avec davantage de financement et des objectifs axés sur des prototypes fonctionnels (démonstrateurs de communications quantiques, microprocesseurs photoniques, capteurs de nouvelle génération, etc.) ;
• Encourager la création de startups quantiques taïwanaises pour commercialiser ces avancées ;
• Renforcer la coopération avec les pôles quantiques internationaux, afin d’échanger des talents, harmoniser les standards et s’imposer dans les futures chaînes de valeur quantiques.

Ces résultats montrent que Taïwan ne souhaite pas se contenter d’être “l’atelier du monde” pour les puces classiques. Son ambition est aussi d’être à la première ligne de la physique appliquée qui façonnera les technologies quantiques des décennies à venir.

Questions fréquentes sur la recherche quantique à Taïwan

Qu’est-ce qu’un photon intriqué et pourquoi est-ce important ?
Un photon intriqué est une particule de lumière dont l’état est quantiquement relié à celui d’un autre photon. Toute modification ou mesure sur l’un influence l’autre de façon non classique. Ils sont essentiels pour des communications quantiques sécurisées, la téléportation d’états et de nombreuses architectures de calcul quantique utilisant des photons.

Que signifie un “état de chat de Schrödinger” en optique ?
En photonique quantique, un état de chat est une superposition cohérente de deux états lumineux très différents (par exemple, “beaucoup de lumière” et “presque rien”), simultanément. Ces états permettent d’explorer les limites entre le monde quantique et classique, et servent de base pour des codes de correction d’erreurs destinés à stabiliser l’information quantique.

Pourquoi Taïwan mise-t-elle sur la photonique quantique plutôt que uniquement sur les qubits supraconducteurs ou ioniques piégés ?
Parce que la photonique quantique s’intègre parfaitement à l’infrastructure industrielle existante : usines de fabrication de puces, savoir-faire en matériaux et procédés de pointe. Cela facilite le développement de circuits optiques quantiques intégrés et leur déploiement à grande échelle. De plus, les photons sont d’excellents porteurs pour l’information quantique en communication et en réseau.

Verra-t-on bientôt des ordinateurs quantiques taïwanais sur le marché ?
À court terme, il est plus réaliste d’attendre des modules spécialisés (sources de photons, puces d’enchevêtrement, composants pour réseaux quantiques) fabriqués à Taïwan et intégrés dans des systèmes internationaux. Les ordinateurs quantiques complets restent un objectif à moyen et long terme, mais ces développements constituent des étapes essentielles pour y parvenir.