Les sciences et technologies quantiques représentent des ruptures technologiques majeures et offrent des perspectives dans de nombreux domaines. Quelles pourraient être les opportunités pour la décarbonation de notre économie ?

Technologies quantiques : de quoi parle-t-on exactement ?

A la base, il y a la physique quantique (i. e. la science des atomes et des particules élémentaires) qui décrit les comportements uniques des particules de très petite taille au niveau atomique et subatomique. Les technologies qui en découlent exploitent les comportements uniques des particules à l’échelle atomique pour rassembler, traiter et transmettre l’information.
Les technologies quantiques trouvent déjà des applications dans les domaines de la santé, de la finance et de l’industrie. Elles peuvent aussi se révéler utiles pour gérer des défis mondiaux comme le changement climatique et la sécurité alimentaire.
Trois grands types de technologies quantiques
On distingue trois types principaux de technologies quantiques – l’informatique quantique (calcul), la communication quantique et la métrologie quantique (détection) – qui, toutes, offrent un potentiel transformateur particulièrement élevé.
L’informatique quantique peut permettre de résoudre des problèmes particulièrement complexes voire inextricables pour les ordinateurs actuels les plus perfectionnés en transformant la manière dont les données sont traitées et calculées. Selon les estimations, les ordinateurs quantiques permettent de raccourcir les temps de calcul d’un facteur d’un milliard.
La communication quantique exploite les propriétés quantiques des particules pour encoder et transmettre l’information, ce qui permet de créer des réseaux de dispositifs de métrologie et d’informatique quantiques interconnectés et de renforcer la sécurité numérique.
La métrologie quantique mesure avec une sensibilité et une précision sans précédent des grandeurs physiques comme le temps, les champs magnétiques et la luminosité.

L’essor des stratégies quantiques

En 2021, le Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE) constatait que « les technologies quantiques commençaient à essaimer à l’extérieur des laboratoires et qu’elles représentaient désormais un enjeu crucial de souveraineté et de compétitivité pour toutes les grandes nations scientifiques et techniques. »* Depuis, plusieurs pays de l’UE, dont la Finlande, l’Espagne et la France, se sont dotés d’une stratégie nationale dédiée. Pour la France, le calcul quantique « offre une opportunité à l’Europe de rétablir l’équilibre des forces avec les Etats-Unis et l’Asie dans le domaine du numérique. »** A l’international, les Etats-Unis, l’Australie, l’Inde et le Royaume-Uni ont déjà une stratégie quantique, tout comme la Chine et le Japon. L’Europe a adopté la sienne en 2025.
* https://www.lne.fr/fr/on-en-parle/technologies-quantiques
**Bilan d’étape à deux ans de la stratégie quantique (mars 2023)

Les atouts reconnus du quantique pour l’industrie…

Avec les technologies quantiques, l’industrie peut bénéficier de nouveaux outils de simulation et d’optimisation aux impacts sociétaux importants (ex. : santé, environnement, énergie…). Ces technologies offrent la possibilité de simuler dynamiquement les molécules et leur action (ouvrant ainsi une nouvelle ère de la chimie). Elles permettent de prédire finement les propagations épidémiques. Elles peuvent aussi aider à optimiser le trafic de manière systémique en temps réel.
A terme, les techniques d’ultra-refroidissement des atomes devraient permettre de dépasser la précision des horloges atomiques et les capteurs quantiques devraient apporter de nouvelles fonctionnalités de navigation sans satellite ou encore des capacités de détection inédites.

… et pour la transition écologique

Les technologies quantiques offrent déjà des possibilités dans certains domaines de la transition écologique. Par exemple, la détection quantique fournit des outils précis qui permettent d’améliorer la surveillance et la modélisation dans le domaine de l’environnement et du climat (ex. : magnétomètres, gravitomètres, mesure de pression, de température, d’émissions de gaz à effet de serre, de pollution de l’air). Elle peut aussi être utilisée dans le transport et les systèmes électriques.
Par ses capacités, l’informatique quantique pourrait soutenir le développement de batteries de nouvelle génération, optimiser la conception des catalyseurs pour l’hydrogène vert, rendre le captage du carbone plus performant. Elle pourrait contribuer à améliorer le rendement des cellules PV, à optimiser le rendement des fermes éoliennes ou aider à approfondir la compréhension de la fusion et de la super-conductivité avancée. Le machine learning quantique est également prometteur dans l’optimisation des systèmes (centrales électriques, réseaux…).
Enfin de son côté, la communication quantique offre un important potentiel pour sécuriser les réseaux cruciaux pour les infrastructures électriques et les flux de données.
A ce jour, le niveau de maturité de ces technologies est encore varié : si certaines technologies de détection (gravitomètres, magnétomètres) sont déjà à un TRL 8-9(1), celles liées à la communication sont au milieu (7-8) et celles liées au calcul (que ce soit pour la science des matériaux ou pour l’optimisation des systèmes et la prévision énergétique) sont en TRL 3-6.

Mais quid de la décarbonation ?

Face à ces constats, l’Agence européenne de l’environnement (EEA) a exploré la manière dont l’écosystème quantique émergent pourrait contribuer à accélérer la décarbonation et à combler le fossé actuel en matière d’innovation pour atteindre la neutralité climatique (i. e. zéro émission nette) d’ici 2050. C’est tout l’objet d’une analyse qu’elle a publiée le 17 février dernier(2). Notons que, dans cette analyse, la décarbonation n’est pas prise dans sa seule acception d’atténuation du changement climatique mais comme une véritable priorité stratégique pour accroître à la fois l’indépendance énergétique, la sécurité et la résilience technologique au sein de l’UE.
Pour l’EEA, si les technologies et les politiques actuelles vont bien permettre de passer au 55 % en 2030, elles ne seront pas suffisantes pour atteindre la neutralité climatique en 2050. D’où la nécessité de passer à de nouvelles avancées technologiques, en particulier dans les secteurs où la décarbonation est complexe (industrie lourde, transport longue distance, agriculture, process industriels haute température). Les technologies quantiques pourraient ici jouer un important rôle d’accélérateurs.
Cependant, alors que les stratégies nationales déjà mises en place reconnaissent systématiquement le potentiel de ces technologies pour la décarbonation, l’UE, qui investit massivement dans la recherche quantique (cf. initiative Quantum, programme Horizon Europe…), ne dispose pas de stratégie coordonnée capable de relier explicitement les technologies quantiques à la décarbonation. Certes, des projets quantiques menés au niveau européen comprennent des recherches liées au climat mais cela reste des initiatives dispersées qui, en outre, ont tendance à se concentrer principalement sur la surveillance environnementale.
Pour les auteurs du document, la proposition, par la Commission européenne, d’une loi sur le quantique courant 2026 serait une excellente occasion d’intégrer la décarbonation dans le cadre de la gouvernance quantique de l’UE. A cet égard, ils proposent notamment de faire de la « décarbonation quantique » un domaine prioritaire dans le cadre du financement de l’infrastructure et de la recherche quantique de l’UE, au même titre que la cybersécurité. Ils recommandent aussi de passer par la mise en place d’une initiative « quantique pour la décarbonation » qui, en plus de la recherche sur la quantique générale dans le cadre d’Horizon Europe, cible explicitement l’informatique quantique pour la découverte de matériaux dans le domaine de l’hydrogène vert, du captage du carbone et des batteries, de même que la détection quantique pour la surveillance environnementale et les prévisions climatiques et les systèmes hybrides quantiques-classiques pour l’optimisation du réseau énergétique.
Tout cela suppose aussi que la future loi sur le quantique relie l’innovation quantique aux politiques industrielles actuelles de l’UE et que soit renforcée la coordination entre les acteurs de la recherche quantique, de la chimie, de la science des matériaux et de la politique climatique et énergétique avec, en parallèle, des programmes communs de formation et d’éducation.
On le voit : le quantique, que l’on considère aujourd’hui comme l’une des technologies innovantes clés pour l’avenir de l’UE, est particulièrement prometteur pour l’enjeu fondamental que représente la décarbonation de notre économie. Reste à savoir comment tout cela va être articulé.

1) TRL – Technological Readiness Level : l’échelle TRL permet de classifier les technologies selon leur niveau de maturité technologique.
2) « Quantum Technologies : Can They Boost the EU’s Decarbonisation ? », European Parliamentary Research Service (EPRS), February 2026.

En savoir plus : Dossier OCDE sur les technologies quantiques