Le 21 janvier 2021, lors de son discours au Centre de nanosciences et de nanotechnologies de Paris-Saclay, le président de la République Emmanuel Macron annonçait le lancement d’un plan quantique de 1,8 milliard d’euros. Cette annonce peut paraître surprenante, tant la maîtrise de ces nouvelles technologies est éloignée des préoccupations politiques du début d’année 2021. Pourtant, en y regardant de près, ce plan est à la fois révélateur d’une certaine ambition stratégique et une vraie opportunité pour l’ensemble de l’écosystème industriel français. Ce projet ambitieux s’inscrit dans la grande tradition des programmes structurants français depuis 1952 et le lancement du premier plan quinquennal de l’énergie nucléaire par le général de Gaulle. Plus proche de nous, il s’inscrit également dans la continuité de la stratégie nationale de recherche en intelligence artificielle (IA), présentée à Toulouse le 28 novembre 2018 par Frédérique Vidal, ministre de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation, et Mounir Mahjoubi, secrétaire d’État au numérique ⁽¹⁾. À travers cette stratégie tournée vers l’innovation, l’ambition de la France est clairement affichée : ne pas se laisser distancer dans la course aux technologies disruptives, qui procureront un avantage stratégique certain aux puissances qui les maîtriseront, et ainsi rester maître de son destin. « Avec ce plan, nous entendons asseoir durablement la France dans le premier cercle des pays qui maîtrisent les technologies quantiques. Il ne s’agit rien de moins que de conquérir notre souveraineté dans ce domaine technologique qui façonnera le futur ⁽²⁾ ».

Toutefois, malgré l’enthousiasme apparent que suscite le progrès technologique dans nos sociétés occidentales, une certaine inertie face à l’innovation persiste. Les facteurs peuvent être multiples. Qu’il s’agisse de freins intellectuels, culturels, sociétaux ou encore de réalités économiques ou industrielles contrariées, la volonté d’innover est souvent découragée. De ce fait, un certain nombre de révolutions technologiques, même devinées ou pressenties, ne trouvent pas d’écho favorable et ne sont pas anticipées à temps. Les États qui se montrent incapables de devancer le choc généré par de tels sauts technologiques se voient irrémédiablement distancés. La dynamique brutale de l’évolution technologique du XXI^e siècle, accrue par l’immixtion d’acteurs privés dans une compétition jusque-là réservée aux puissances étatiques, rend le ticket d’entrée d’autant plus élevé. Tout retard à l’allumage se paye chèrement. Aussi, dans un contexte d’instabilité géostratégique accrue, encouragée par des compétiteurs agressifs et désinhibés, notre capacité à anticiper les ruptures sera décisive pour conserver notre statut de puissance mondiale et défendre notre autonomie stratégique.

Parmi les nombreuses technologies émergentes, peu en réalité sont en mesure d’apporter un ascendant à une telle échelle stratégique. À l’instar des armements hypervéloces et de l’IA, les technologies quantiques font office d’exception et, de manière certaine, constitueront un nouveau déterminant de puissance dans un futur proche. Il est donc vital que les armées s’engagent dans la compétition pour la maîtrise de ces technologies. Dans cette course à l’innovation, la France n’a pas encore décroché mais l’investissement à consentir pour éviter le déclassement est colossal. Elle doit donc poursuivre de manière résolue la politique ambitieuse qu’elle a commencée, notamment dans ces secteurs stratégiques. Elle doit également identifier les coopérations et les synergies à développer avec les partenaires européens afin de combler son retard, voire ses lacunes.

Innover : un dilemme stratégique

Innovation de rupture vs rupture technologique

En premier lieu, il convient de se pencher sur ce qu’on appelle innovation de rupture. Quelle différence y a-t-il avec la rupture technologique ? L’innovation de rupture est souvent opposée à « l’innovation incrémentale » ou de « continuité technologique ». Dans cette acception, on peut avoir le sentiment qu’une innovation de rupture s’apparente à une « innovation incrémentale importante ». Cette vision peut conduire à surestimer le caractère technologique de l’innovation de rupture.

En effet, le terme « rupture » implique un changement de paradigme, une bascule dans l’équilibre établi. Force est de constater qu’aujourd’hui, le plus souvent, les réelles ruptures sont davantage d’usage que technologiques. Ce qui change n’est pas tant la technologie en elle-même – bien qu’il ne faille pas ignorer ses évolutions – que la manière dont elle est utilisée. Dans le monde de l’entreprise, celui qui maîtrise l’innovation induite par un nouvel usage domine rapidement le marché et devient le modèle à reproduire. Le développement spectaculaire des applications de services mobiles telles qu’Uber, Deliveroo ou Blablacar, repose davantage sur une révolution des usages en ligne que sur un progrès technologique.

Les technologies disruptives ne produisent donc pas toutes des innovations de rupture, même si on doit admettre que l’étape de l’évolution technologique, qu’elle soit disruptive ou non, représente un prérequis indispensable. C’est ce que décrit Clayton Christensen dans son ouvrage The Innovator’s Dilemma ⁽³⁾, où il utilise davantage l’expression d’innovation de rupture, admettant que peu de technologies finissent par engendrer des ruptures. C’est bien au contraire leur usage stratégique qui crée une révolution. Par ailleurs, il met l’accent sur le peu d’appétence des entreprises, notamment les plus importantes, pour l’innovation. Ces dernières sont, d’après lui, davantage tournées vers le profit immédiat et la satisfaction des exigences économiques actuelles, créant ainsi les conditions défavorables à leur développement. Cette remarque amène l’auteur à conclure que les grandes entreprises n’innovent pas suffisamment, non pas qu’elles en soient incapables, mais que leur business model est trop dépendant du marché actuel.

Des performances françaises dans l’innovation en demi-teinte

Les ruptures technologiques atteignent rarement leur plein rendement d’emblée. Une fois que la technologie a percé, le gain d’efficacité se fait par paliers. La phase de désillusion due à l’immaturité de la technologie à ses débuts, génère ainsi un risque important d’abandon, à la fois de l’innovateur lui-même mais également de celui auquel elle était destinée. C’est ce qu’illustre le cycle de la hype ⁽⁴⁾.

Figure 1 : Courbe de la Hype, Gartner 2018 ⁽⁵⁾

Pour abonder dans ce sens, culturellement, il faut reconnaître que le modèle de développement industriel français, en particulier au sein de la Base industrielle et technologique de Défense (BITD), admet difficilement le risque. Le droit à l’erreur, devant lequel le grand public s’extasie – et le public averti s’effraye – à chaque lancement de la fusée Starship d’Elon Musk (SpaceX), ne fait pas partie de l’ADN des grands groupes industriels français.

Il en ressort que les performances de la France en matière d’innovation sont plutôt contrastées. Le risque de déclassement est bien réel et a déjà fait l’objet de nombreux commentaires (cf. rapport Tibi) ⁽⁶⁾. Cette fragilité se retrouve dans la comparaison des efforts de R&D au sein des pays de l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE). Illustré par le rapport DIRD/PIB ⁽⁷⁾, l’effort d’innovation de la France est de 2,2 % en 2019, derrière celui de l’Allemagne (2,9 %) et loin du duo de tête, à savoir Israël (4,4 %) et la Corée du Sud (4,2 %). De même, l’effort d’innovation de l’industrie française (1,4 %) se situe en dessous de la moyenne de l’OCDE (1,6 %) et de celui des entreprises allemandes (2,0 %).

Figure 2 : Poids des dépenses intérieures en R&D dans le PIB en 2019 (en %) – Source : OCDE et ministère français de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation (MESRI)

Pour autant, il serait injuste et parfaitement inexact de dire que le modèle industriel français est incapable d’innover. Dans le secteur de la défense, la plupart des grands groupes se sont orientés de manière résolue vers l’innovation depuis de nombreuses années. Ainsi, le groupe Thales annonce investir chaque année 30 % de son chiffre d’affaires « Défense » en R&D ⁽⁸⁾. De même, en 2020, la société Atos, champion national dans le domaine des supercalculateurs, a investi 250 M€ de son budget dans la R&D pour promouvoir des solutions dans les infrastructures et applications numériques de nouvelle génération, la cybersécurité et l’Internet des objets (IoT).

L’émergence des technologies et leur déploiement dans les secteurs stratégiques de l’État proviennent du croisement de trois univers : la recherche académique, l’entrepreneuriat et l’industrie. L’enjeu de la politique menée en faveur de l’innovation de rupture est de faire converger ces trois univers autour de programmes majeurs, d’encourager la prise de risque et de permettre l’accélération et le renforcement de la place de la France dans ces grandes transformations.

De l’innovation à la rupture stratégique

À l’horizon d’une vingtaine d’années, plusieurs innovations de rupture s’appuyant sur des briques technologiques disruptives viendront accélérer la dynamique de déstabilisation de l’équilibre stratégique. Les États qui auront su anticiper ces ruptures se livreront une course effrénée pour le monopole de la puissance, telle que le XX^e siècle en a été témoin, mais à une échelle certainement supérieure.

Figure 3 : NATO Science and Technology Trends 2020-2040 ⁽⁹⁾

L’Otan identifie ainsi huit Emerging Disruptive Technologies (ou technologies émergentes disruptives) susceptibles de créer des ruptures à moyen (5 à 10 ans) et long termes (10 à 20 ans), procurant une supériorité opérationnelle décisive :

– l’IA ;

– les données ;

– les systèmes autonomes ;

– les technologies quantiques ;

– les technologies spatiales ;

– les systèmes hypersoniques ;

– les biotechnologies et l’augmentation des capacités humaines ;

– les matériaux.

On pourrait utilement compléter cette liste en ajoutant les environnements artificiels (réalités augmentée et virtuelle), la production d’énergie, les armes à effet dirigé ainsi que les nanotechnologies. On observera également qu’il existe de fortes synergies entre les différentes briques technologiques, comme entre l’IA, les données, les systèmes autonomes, les biotechnologies et les matériaux.

Par ailleurs, la dissémination rapide et la démocratisation du progrès technologique, notamment dans le domaine numérique, facilitées par l’apparition d’acteurs privés ⁽¹⁰⁾ dans des secteurs industriels jusque-là réservés à des puissances étatiques, risquent de favoriser l’apparition et la multiplication de groupes (autonomes ou mandatés) capables de concurrencer et de mettre en danger la souveraineté des États. Certains groupes sont déjà particulièrement actifs dans l’espace cybernétique : Fancy Bear ou Turla en Russie, APT38 ou Bureau 121 en Corée du Nord, Bronze Atlas en Chine sont des exemples parmi d’autres. L’utilisation détournée de Sala (Systèmes d’armes létaux autonomes), l’attaque de virus informatiques mutants permise par les progrès rapides de l’IA, sont autant de menaces crédibles. De plus, l’affaiblissement du multilatéralisme et du contrôle par la communauté internationale qu’il permet sur un certain nombre de secteurs sensibles, va accroître la dangerosité de ces groupes pour la survie des États les moins aptes à se défendre. Le défi pour une puissance comme la France sera d’être capable à la fois de faire face à la mutation permanente et à la multiplicité d’attaques hybrides provenant d’acteurs étatiques ou non et de maintenir sa crédibilité dans le bras de fer technologique qui lui sera imposé par ses compétiteurs.

Pour autant, s’il semble indéniable que plusieurs des technologies mentionnées supra apporteront une supériorité à l’échelle tactique, voire opérative, peu d’entre elles seront en réalité en mesure de jouer un rôle d’arbitre à un niveau stratégique et de procurer un ascendant militaire décisif.

Les technologies quantiques : un nouvel instrument de puissance

À l’instar des armements hypervéloces et de l’IA, les technologies quantiques sont de parfaits exemples de technologies qui caractériseront les puissances de premier rang de demain et sur lesquelles la France doit investir. En effet, l’accélération phénoménale des temps de calcul – par un facteur d’un milliard – qu’apporteront les ordinateurs quantiques d’ici 5 à 10 ans, constitue une rupture majeure.

Comprendre la révolution quantique

Les lois de la physique quantique ne sont pas une nouveauté. Elles furent théorisées dès les années 1920 par plusieurs physiciens ⁽¹¹⁾ qui décrivirent le comportement de la matière au niveau subatomique. Malheureusement, ces mécaniques ne purent être expérimentées, faute de maîtrise technologique suffisante. La course quantique débuta réellement en 1994, grâce à la démonstration de l’algorithme de Schor ⁽¹²⁾, qui fit pour la première fois la preuve d’un calcul quantique. Cet algorithme est utilisé pour la décomposition en produit de facteurs premiers qui, à l’heure actuelle, est exponentiellement plus rapide que le meilleur algorithme connu tournant sur un ordinateur classique.

La fin annoncée de l’ordinateur classique à un horizon visible, compte tenu de l’atteinte des limites de miniaturisation des composants électroniques, et donc de la loi de Moore ⁽¹³⁾, a encore accéléré la frénésie autour du qubit (ou bit quantique). Les principes combinés de superposition et d’intrication ⁽¹⁴⁾ des qubits permettent de réduire considérablement le nombre d’opérations logiques et d’accélérer de manière exponentielle la réalisation des calculs. Il devient ainsi possible de produire un nombre très important d’opérations simultanément alors qu’un ordinateur classique devra opérer de manière séquencée.

Le défi actuel dans la conception d’un ordinateur quantique est d’arriver à maîtriser la production et la manipulation des qubits. S’agissant de la production, plusieurs technologies sont utilisées : les supraconducteurs, le piégeage ionique et les cavités de diamant ⁽¹⁵⁾ sont les technologies plus avancées. Concernant la manipulation, l’enjeu consiste à limiter le nombre d’erreurs des qubits générées lors du processus de modification de leur état par l’utilisation d’impulsions laser ou électromagnétiques. En effet, les caractéristiques physiques du qubit (instabilité aux « bruits » extérieurs, clonage impossible, destruction après sa lecture), rendent les manipulations extrêmement complexes, devant faire appel à des méthodes de programmation et de lecture quantiques, et génèrent de nombreuses erreurs. Les chercheurs considèrent aujourd’hui qu’il faut produire 1 000 qubits pour obtenir un qubit parfait ⁽¹⁶⁾.

Aussi, les premières avancées applicables seront apportées par la mise en service des ordinateurs NISQ ⁽¹⁷⁾, sans doute à partir de 2023. Il s’agit d’accélérateurs quantiques capables de réaliser des calculs en prenant en compte les qubits erronés. Cette première étape ne constitue certes pas encore une révolution mais permettra, notamment dans le domaine de l’optimisation combinatoire ⁽¹⁸⁾, de résoudre les calculs les plus complexes, non réalisables avec les technologies classiques.

Vers la supériorité quantique

De nombreux systèmes utilisant un cryptage à partir de clés publiques, tel que le RSA ⁽¹⁹⁾, deviendraient vulnérables si un algorithme quantique comme celui de Schor était un jour utilisé dans un calculateur quantique opérationnel. L’enjeu principal autour de ces technologies consiste donc à acquérir une supériorité, voire une suprématie quantique ⁽²⁰⁾, le plus tôt possible. Les applications intéressant le domaine de la défense sont nombreuses.

Tout d’abord, l’augmentation spectaculaire des capacités de calcul permise par l’ordinateur quantique intéresse fortement le programme de simulation nucléaire. En effet, le supercalculateur TERA 1000 ⁽²¹⁾ développé par Bull pour le CEA-DAM ⁽²²⁾ est actuellement capable de réaliser 25 millions de milliards d’opérations par seconde. La génération 2020 de supercalculateurs, dite « Exascale », développés en collaboration avec la société Atos atteindra des performances d’un milliard de milliards d’opérations par seconde. Les futurs supercalculateurs quantiques produiront, quant à eux, plusieurs milliards de milliards d’opérations par seconde.

Le deuxième intérêt pour la défense concerne le domaine de la cryptographie. Face à l’omniprésence de la menace cybernétique, la France a fait de la sécurité du numérique une priorité stratégique ⁽²³⁾. La mise en service d’un ordinateur quantique opérationnel – indépendamment des défis techniques et financiers colossaux que représentent sa conception et sa production – modifierait profondément l’environnement numérique car il permettrait de « casser » la plupart des systèmes cryptographiques actuels. Pour faire face à cette menace, deux pistes sont envisagées : à court terme la cryptographie post-quantique, basée sur des algorithmes de chiffrement classiques capables de supporter une attaque quantique, et à plus long terme la cryptographie quantique, qui utilise les propriétés de la physique quantique pour sécuriser le transport de l’information ⁽²⁴⁾.

La France dispose de certains des meilleurs experts du post-quantique, et plus généralement d’un excellent tissu de recherche et d’enseignement en cryptographie ⁽²⁵⁾. Toutefois, même si des avancées importantes ont lieu, ces nouvelles méthodes ne sont pas encore matures, que ce soit au niveau de la conception ou de la mise en œuvre, et ne le seront pas avant cinq à dix ans d’études. Il importe alors d’éviter une régression vers des méthodes d’échange de clés asymétriques vulnérables à un ordinateur classique. Afin de maintenir a minima le niveau de sécurité actuel, l’ANSSI ⁽²⁶⁾ préconise à court terme une hybridation des méthodes de cryptage classique et post-quantique ⁽²⁷⁾. L’Agence innovation de la Défense (AID), créée le 1^er septembre 2018 sous la responsabilité du Directeur général de l’armement (DGA), ambitionne à un horizon visible d’intégrer des systèmes post-quantique dans les équipements de chiffrement du ministère des Armées ⁽²⁸⁾.

En complément de la cryptographie post-quantique et pour préparer la nouvelle génération de protection des communications, la cryptographie quantique se développe. Elle utilise les principes de la mécanique quantique pour modifier le support physique de l’information. Cette méthode permet de générer des clefs, puis de les utiliser dans des protocoles de chiffrement classiques ou, à terme, post-quantiques. Grâce aux progrès récents des technologies permettant notamment l’utilisation de photons comme supports quantiques de l’information via des fibres optiques, des liaisons terrestres sont déjà possibles. Ainsi, pour les élections du Canton de Genève, en Suisse, une liaison quantique terrestre a été utilisée pour transmettre les relevés de vote en ligne sur 300 km, de manière ultra-sécurisée. Toutefois, la maîtrise actuelle de cette technologie ne permet pas de réaliser des communications terrestres à longue distance. Les liaisons satellitaires offrent alors de nouvelles possibilités : en 2016, le satellite chinois Micius, développé par la Chinese Academy of Sciences, avec à son bord une source quantique, a permis l’échange de photons entre deux récepteurs séparés de 1 200 km. Cette alternative à des liaisons quantiques terrestres limitées ouvre la voie à des communications quantiques longue distance, voire intercontinentales, première étape vers un futur réseau Internet quantique inviolable.

Le dernier intérêt pour la Défense concerne les capteurs haute performance (gravimètres, gyromètres, accéléromètres, horloges atomiques et radars contre-furtivité). Ce sont actuellement les technologies les plus matures. Ainsi, les techniques de refroidissement d’atomes par laser ont permis le développement de gravimètres à atomes froids ⁽²⁹⁾. Ces derniers permettent notamment de cartographier de manière ultra-précise le champ de gravité terrestre et ses variations à des fins de métrologie et de référencement pour la navigation. Les applications militaires sont bien évidemment nombreuses. À court terme, on peut envisager le développement d’accéléromètres et de gyromètres aux performances inégalées. Ils permettraient, sous réserve de compacité et de résistance suffisantes, de fournir des solutions de navigation plus précises et plus robustes à la perte des signaux GNSS ⁽³⁰⁾ (brouillage électromagnétique, évolution souterraine, en intérieur, etc.). À plus long terme, ils permettraient la détection d’objets, de cavités souterraines ou de vecteurs furtifs. C’est en tout cas cette supériorité opérationnelle que cherchent à obtenir les Chinois en annonçant, en 2016, avoir mis au point le premier radar quantique ⁽³¹⁾. En 2020, l’AID a, quant à elle, lancé un appel à projet pour le développement de tels capteurs.

Depuis 2011, la DGA a financé ou cofinancé 18 thèses portant sur le quantique et huit projets de montée en maturité pour un total de 6,6 M€, soit une moyenne annuelle de près d’un million d’euros ⁽³²⁾.

Le plan quantique : se repositionner dans la course et répondre aux enjeux de souveraineté

La France dispose d’atouts majeurs pour s’imposer comme un concurrent scientifique et industriel de premier ordre dans la course aux technologies quantiques, en particulier par son engagement historique dans des briques technologiques clefs. Elle peut s’appuyer sur un écosystème de start-up et des financements innovants ⁽³³⁾. Ainsi, elle est déjà en pointe dans le domaine amont des technologies à base d’atomes froids et de la photonique grâce au CNRS et l’Onéra. Le CEA est également très investi dans la filière des qubits en silicium ainsi que sur les supraconducteurs. Le Cnes assure une veille technologique active sur les communications quantiques satellitaires, et lance des travaux de recherche et technologie visant à préparer le positionnement du satellite dans un réseau quantique.

La France peut également s’appuyer sur ses champions industriels ⁽³⁴⁾. Seul concepteur européen de supercalculateurs, Atos a établi une feuille de route quantique et a lancé en 2016 le programme Atos Quantum dont l’objectif affiché est l’émulation d’ordinateurs quantiques et la création d’outils de développement ⁽³⁵⁾. Thales Research & Technology est également particulièrement présent dans les projets H2020 ⁽³⁶⁾ et investit de manière importante dans les systèmes de détection et de cryptographie ⁽³⁷⁾. Ses algorithmes font partie des finalistes pour décider du prochain protocole d’échanges Internet au niveau mondial (NIST) ⁽³⁸⁾. Thales Alenia Space s’intéresse également aux communications quantiques par satellite, en liaison avec le Cnes et la DGA ⁽³⁹⁾.

La stratégie nationale sur les technologies quantiques présentée par le président de la République, ouvre également de nouvelles perspectives. Elle s’appuie en partie sur les propositions du rapport Forteza ⁽⁴⁰⁾.

En quelques chiffres ce plan représente :

– 1,8 Md€ dont 1 Md de l’État, sur les cinq prochaines années ;

– 16 000 emplois directs créés à l’horizon 2030 ;

– 5 000 nouveaux talents formés aux technologies quantiques, techniciens, ingénieurs, docteurs ;

– 1 700 jeunes chercheurs formés par la recherche, avec un doublement du nombre de thèses par an (200 nouvelles thèses et 200 postdoctorants par an d’ici 2025) ;

–  120 M€ pour soutenir l’entreprenariat (abondement de fonds dédiés aux start-up) ;

– 150 M€ pour soutenir la recherche via un Programme et équipements prioritaires de recherche (PEPR) ;

– 350 M€ pour accompagner le déploiement industriel et l’innovation.

La stratégie française est ambitieuse. Elle s’appuie sur 4 objectifs stratégiques :

• Devenir le premier État à disposer d’un prototype complet d’ordinateur quantique de première génération dès 2023. Devenir leader dans la course à l’ordinateur quantique universel à grande échelle. Cette capacité contribuerait à l’autonomie stratégique de l’Europe et à sa souveraineté technologique.

• Maîtriser les filières industrielles critiques dans le domaine quantique, notamment des technologies habilitantes (cryogénie, ultravide, lasers, câblage, etc.).

• Devenir le premier pays à disposer d’une filière industrielle complète de production de Si 28 (isotope naturel du Silicium, indispensable à la production de qubits).

• Développer les compétences, renforcer les infrastructures technologiques, créer un environnement favorable à l’intensification de l’entrepreneuriat, au transfert de technologie, et promouvoir l’attractivité vis-à-vis des acteurs internationaux et des meilleurs talents mondiaux.

Peu de pays sont capables de relever ce défi. Dans cette compétition, la France devra concourir contre des acteurs qui disposent d’une épaisseur industrielle importante et d’une stratégie nationale (voir carte ci-dessous). Les retombées attendues sont d’importance stratégique dans les domaines de la santé, de l’énergie, du climat, de l’agroalimentaire, de la pharmacie, mais également de la dissuasion et du renseignement.

Figure 4 : Investissements gouvernementaux dans les technologies quantiques, CNRS 2021.

Innover et coopérer pour éviter le déclassement

Afin d’accroître la compétitivité de leurs entreprises et ainsi générer de la croissance dans les secteurs stratégiques, la plupart des pays ont adopté une politique de financement de l’innovation. Des dispositifs spécialisés sont mis en place afin de permettre aux entreprises d’innover, de se positionner sur les marchés des disruptions majeures, et de maintenir des compétences et des emplois sur leur territoire.

Conduire une politique nationale ambitieuse en faveur de l’innovation

En France, les pouvoirs publics ont mis en place des aides à l’innovation ⁽⁴¹⁾ depuis une soixantaine d’années. Ces aides sont pour la plupart génériques, mais peuvent être également fléchées vers des projets d’innovation dans des secteurs d’activité particuliers (numérique, sciences de la vie, biotechnologies, santé, énergies renouvelables, véhicules du futur, etc.). Elles sont destinées aux start-up, aux Petites et moyennes entreprises (PME), aux Entreprises de taille intermédiaire (ETI), mais aussi aux grands groupes. De surcroît, la plupart des collectivités territoriales ont développé des dispositifs spécifiques de soutien aux projets innovants, en complémentarité des aides de l’État. Le financement de la recherche publique provient essentiellement des crédits budgétaires de la Mission interministérielle recherche et enseignement supérieur (Mires).

La loi pour la programmation de la recherche 2021-2030, promulguée en décembre 2020 ⁽⁴²⁾, prévoit à cet effet l’atteinte d’un objectif de dépense intérieure de R&D à hauteur de 3 % du PIB en 2027 (contre 2,22 % à l’heure actuelle). En outre, l’investissement de recherche privé représente les deux tiers de l’effort de notre pays. La France se positionne ainsi en 3^e position au classement des 100 premiers innovateurs mondiaux réalisé par Thomson Reuters, avec cinq entreprises listées ⁽⁴³⁾.

La protection de la propriété industrielle, enjeu crucial pour l’innovation, fait également partie des axes à développer pour renforcer notre souveraineté. Lors de leur ouverture au marché international, les ETI et PME françaises, peu sensibilisées aux questions de propriété industrielle, sont en effet des proies faciles pour les grands groupes ou fonds d’investissement étrangers. Ce fut récemment le cas lors de la tentative de rachat du français Photonis, expert en optronique pour la défense, par l’américain Teledyne ⁽⁴⁴⁾.

Afin de prévenir ces tentatives de prédation des « pépites » technologiques dans des secteurs stratégiques par des capitaux étrangers, la France a adopté un certain nombre de mesures dans le cadre de la loi Pacte ⁽⁴⁵⁾. Complémentaire aux actions de France Brevets, la stratégie française vise à fournir un cadre porteur de défense des brevets par le regroupement des acteurs autour de thématiques sectorielles. Ces mesures pourraient se montrer particulièrement efficaces à l’échelle mondiale dans des marchés atomisés, comme la cybersécurité, l’IA ou encore le quantique.

Adapter les mécanismes financiers de soutien à l’innovation de défense

Le financement au bon niveau de la R&D, en particulier à destination de l’industrie de défense, est non seulement un enjeu de souveraineté, voire de fierté nationale, un enjeu économique et de maintien des compétences, mais également la condition sine qua non pour que la France conserve sa place dans le concert des puissances militaires de premier rang.

À cet égard, le soutien de l’État à l’innovation au sein de l’écosystème industriel de défense français est conséquent : sont ainsi prévus dans la loi initiale de finances pour 2021 ⁽⁴⁶⁾, 901 M€ au titre des « Études amont » du programme 144 qui viennent s’ajouter aux 13,7 Md€ du programme 146 « Équipements des forces – Dissuasion ».

De plus, afin d’accroître l’agilité des financements publics, l’État a lancé un chantier de simplification de l’accès aux mécanismes de soutien à l’innovation, en particulier par la mise en place des dispositifs Astrid ⁽⁴⁷⁾ et Rapid ⁽⁴⁸⁾. Ces deux mécanismes permettent de soutenir les projets d’innovation duales et de les accompagner jusqu’à leur démonstration en environnement opérationnel.

Ensuite, l’AID a mis en place un guichet unique afin de faciliter l’accès des start-up et des PME aux aides du ministère des Armées. L’agence anime également l’Innovation Defense Lab, lancé en 2020, qui a pour objet d’accélérer les processus d’innovation en accompagnant les entreprises dans la maturation globale de leurs projets. Au total, l’AID accompagne 45 projets et dispose d’un budget de 60 M€ par an.

Enfin, les pouvoirs publics ont mis en place leurs propres véhicules d’investissement, notamment pour compenser les lacunes de la chaîne du capital-investissement dans le secteur de la défense. Il s’agit par exemple du fonds Definvest, créé fin 2017, dont la gestion est dévolue à Bpifrance ⁽⁴⁹⁾. Le fonds a été doublé en 2020 pour atteindre 100 M€ sur cinq ans. L’État peut ainsi plus facilement devenir actionnaire minoritaire dans des entreprises jugées critiques ou innovantes.

En parallèle, le ministère des Armées a créé le fonds « Innovation défense », doté de 200 M€, son propre mécanisme d’investissement dédié au financement de l’innovation. Son objectif est d’investir en priorité dans des technologies innovantes et duales, et ainsi de contribuer à la défense de la souveraineté française.

Saisir les opportunités de coopération

En premier lieu, il faut noter qu’au plan international, la liste des familles technologiques d’intérêt prioritaire fait l’objet d’un certain consensus. Comme mentionné supra, l’Otan identifie 8 EDT quand l’Union européenne, via l’Agence européenne de la défense (AED), en reconnaît 9 ⁽⁵⁰⁾. Il est aisé de comprendre que cette liste n’est pas figée et que l’intérêt national pour telle ou telle technologie est dépendant de l’ambition stratégique des nations.

Toutefois, des divergences entre alliés se font jour quant aux compétences à confier aux organisations internationales, comme l’Otan, s’agissant des normes et principes éthiques à adopter vis-à-vis du développement et de l’emploi des EDT. Ces divergences touchent également le contrôle des exportations et des investissements nationaux. Le débat concernant l’armement des drones est à ce titre particulièrement illustratif.

Du point de vue européen, face au constat par la Commission de la fragmentation du paysage industriel européen dans le secteur de la défense, un certain nombre de projets de coopération sont lancés dans le cadre de la préparation de la mise en œuvre du Fonds européen de défense (FED). Doté d’une enveloppe de 8 Md€ répartie sur la période 2021-2027, le FED a pour objectif de coordonner et de renforcer les investissements nationaux dans un souci de promotion de la coopération entre les États-membres. Le budget alloué aux projets « disruptifs » représente 8 % de l’encours du fonds. Il vise à la fois le financement de projets à haut risque et de projets portés par des technologies disruptives possédant un niveau de maturité avancé.

La France a joué un rôle actif dans les programmes préparatoires au FED, que ce soit dans le domaine industriel (EDIDP ⁽⁵¹⁾) ou de la recherche (PADR ⁽⁵²⁾). Ainsi, la BITD française est présente dans 21 des 24 programmes de l’UE avec 45 entreprises, laboratoires et instituts de recherche. Le projet TWISTER ⁽⁵³⁾ est à ce titre particulièrement représentatif. Porté en EDIDP, il vise à développer un système européen de défense antimissile endo-atmosphérique ⁽⁵⁴⁾ composé de deux capacités reposant sur la synergie de plusieurs EDT : un système spatial d’alerte avancée couplé à un missile multirôle de nouvelle génération.

De facto, les velléités européennes d’autonomie sur certains secteurs industriels clés génèrent des crispations dans le dialogue Otan-UE, tant il est vrai que l’expression de la « souveraineté européenne » est porteuse d’ambiguïtés et souvent mal interprétée outre-Atlantique. À cet égard, dans le cadre de sa présidence de l’UE au premier semestre 2022, outre la poursuite de la mise en œuvre de la « Boussole stratégique » lancée par la présidence allemande et l’adoption d’un Livre blanc de Sécurité et de Défense communautaire, la France ambitionne de redynamiser la coopération Otan-UE dans le domaine capacitaire, notamment autour de l’innovation ⁽⁵⁵⁾.

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La France dispose de nombreux atouts pour se positionner au premier rang des Nations innovantes : une recherche performante, un écosystème foisonnant de start-up, des intégrateurs industriels de poids et une volonté politique affirmée. Cette dernière est capitale, car il s’agit bien là d’un enjeu vital de souveraineté. Il faut toutefois avoir conscience que l’effort, notamment financier, pour atteindre l’ambition affichée est immense. Il convient donc de sélectionner avec lucidité et réalisme les innovations dans lesquelles investir, en particulier dans le secteur de la défense. Les armements hypervéloces, l’intelligence artificielle et le quantique sont à cet égard les trois technologies qui généreront une rupture stratégique dans un futur proche et que la France doit maîtriser pour conserver sa place dans le club des grandes puissances. Il faudra également qu’elle saisisse les opportunités de coopération dans les secteurs où elle accuse un retard pour atteindre cet objectif. La prochaine présidence française de l’Union européenne en 2022 sera sans aucun doute l’occasion de mettre un coup d’accélérateur à la coopération communautaire dans le domaine de la défense et plus particulièrement de l’innovation de rupture.

Entretiens

Dans le cadre de cet article, des entretiens ont été menés auprès de représentants du ministère des Armées (notamment de l’Agence de l’innovation de défense et de la Direction générale des relations internationales et de la stratégie) ainsi que de responsables du secteur privé, de décembre 2020 à mars 2021. ♦

(1) Stratégie nationale de recherche en IA, 28 novembre 2018 (www.enseignementsup-recherche.gouv.fr/).
(2) Macron Emmanuel, « Présentation de la stratégie nationale sur les technologies quantiques », 21 janvier 2021, université Paris-Saclay (www.elysee.fr/).
(3) Christensen Clayton, The Innovator’s Dilemma: When New Technologies Cause Great Firms to Fail, Harvard Business Review Press, 1997, 288 pages.
(4) Hype (à la mode) : courbe décrivant l’évolution de l’intérêt pour une nouvelle technologie.
(5) Lerner Andrew, « Networking Hype 2020 », Gartner, 20 juillet 2020 (https://blogs.gartner.com/).
(6) Tibi Philippe, avec la collaboration de Philippe Englebert, Financer la 4^e révolution industrielle : Lever le verrou du financement des entreprises technologiques, ministère de l’Économie et des Finances, juillet 2019, 57 pages (https://minefi.hosting.augure.com/).
(7) Dépense intérieure de recherche-développement : composée de la dépense des entreprises (DIRDE) et de celle des administrations (DIRDA).
(8) Thales, « L’innovation, au cœur de la stratégie de Thales » (www.thalesgroup.com/).
(9) D^r Bryan Wells (NATO Chief Scientist) : NATO Innovation Board, 9 mars 2020 (www.nato.int/).
(10) Entreprises du New Space, GAFAM américains (Google, Apple, Facebook, Amazon et Microsoft), BATX chinois (Baidu, Alibaba, Tencent et Xiaomi), etc.
(11) Albert Einstein, Niels Bohr, Max Planck, Max Born.
(12) Peter Schor, mathématicien américain, né en 1959, professeur en mathématiques appliquées au MIT.
(13) Cofondateur de la société Intel, Gordon Moore avait affirmé dès 1965 que le nombre de transistors par circuit de même taille allait doubler, à prix constants, tous les ans. Il rectifia par la suite en portant à dix-huit mois le rythme de doublement.
(14) Les qubits sont en mesure de prendre l’état de 0 et de 1 du système binaire classique et d’interagir entre eux. Un qubit correspondant donc à 2 bits. Il est alors possible avec n qubits de coder 2ⁿ bits.
(15) Cf. notamment Leduc Michèle et Tanzilli Sébastien, « Avec la physique quantique des technologies nouvelles pour le futur », Reflets de la physique, n° 51 (www.refletsdelaphysique.fr/).
(16) Entretien avec Philippe Duluc, CTO Big data & security, ATOS SVP.
(17) Noisy Intermediate-Scale Quantum, ou quantique d’échelle intermédiaire bruité. Désigne les technologies qui seront disponibles à partir de 2023. Il s’agit d’ordinateurs fiables de 50 à 100 qubits sans correction d’erreur.
(18) L’optimisation combinatoire est une branche de l’optimisation en mathématiques appliquées et en informatique, également liée à la recherche opérationnelle, l’algorithmique et la théorie de la complexité. Ex. algorithme QAOA (Quantum Approximate Optimization Algorithm).
(19) Le chiffrement RSA (du nom de ses créateurs : Rivest, Shamir, Adleman) est un algorithme de cryptographie asymétrique utilisé pour échanger des données confidentielles sur Internet. Introduit en 1978, il repose sur la factorisation en nombres premiers. Il est facile de calculer un produit de nombres, par exemple 503 × 563 = 283 189. L’opération inverse, dite de factorisation, qui consiste à retrouver 503 et 563 depuis 283 189 est bien plus difficile pour un ordinateur. L’idée générale du chiffrement est d’utiliser l’écriture d’un produit de nombres premiers comme clef privée, et la valeur de ce produit comme clef publique. Lorsque les entiers ont plusieurs centaines de chiffres, il devient impossible de retrouver la clef privée à partir de celle qui est publique.
(20) La suprématie quantique désigne une situation où un calculateur quantique permet de réaliser certains calculs inaccessibles aux supercalculateurs actuels dans un temps humainement raisonnable.
(21) TERA-1000 occupe la 14^e place du classement mondial Top 500. Il atteint une performance de 25 pétaflops.
(22) Direction des applications militaires du Commissariat à l’énergie atomique.
(23) Stratégie nationale pour la sécurité du numérique, 2015 (www.ssi.gouv.fr/), Revue stratégique de Défense et de Sécurité nationale, 2017 (www.defense.gouv.fr/).
(24) Villani Cédric, « Technologies quantiques : cryptographies quantiques et post-quantiques », Note n° 18, juillet 2019, Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques, 8 pages (www.senat.fr/).
(25) CNRS (Centre national de la recherche scientifique), Cnes (Centre national d’études spatiales), CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives), Onéra (Office national d’études et de recherches aérospatiales), Inria (Institut national de recherche en informatique et en automatique), École normale supérieure, universités, etc.
(26) Agence nationale de la sécurité des systèmes d’information, rattaché au Secrétaire général de la défense et de la sécurité nationale (SGDSN).
(27) Gilbert Henri et Kunz-Jacques Sébastien (ANSSI), « Assurer la transition vers la cryptographie post -quantique à l’aide de mécanismes hybrides », La Recherche, 19 novembre 2018 (www.larecherche.fr/).
(28) Financement en 2021 d’un projet de recherche pour l’intégration d’algorithmes de chiffrement post-quantiques dans un matériel électronique.
(29) Projet Onéra et Thales en cours, travaux de la start-up Muquans.
(30) Géolocalisation et navigation par un système de satellites : GPS (États-Unis), Galiléo (Union européenne), GLONASS (Russie), Beidou (Chine).
(31) Agence de l’innovation de Défense.
(32) Ibid. 
(33) Start-up françaises (Pasqual, Qandela, C12, etc.), levées de fonds privés (Quantonation).
(34) Thales, Atos, STMicro, AirLiquide, Orano.
(35) Entretien avec Philippe Duluc, op. cit.
(36) Programme européen pour la recherche et le développement pour la période 2014-2020.
(37) Direction stratégie de défense, prospective et contre-prolifération, Direction générale des relations internationales et de la stratégie (DGRIS).
(38) Ibid. 
(39) Ibid. 
(40) Forteza Paula (députée), Kerenidis Iordanis (CNRS) et Herteman Jean-Paul (ancien PDG de Safran), Quantique : le virage technologique que la France ne ratera pas, janvier 2020, 68 pages (https://forteza.fr/). Le rapport mettait en évidence l’excellence de la recherche française, mais aussi le retard du pays en termes d’investissements, notamment pour le transfert vers l’industrie. Il proposait 37 mesures visant à définir une « stratégie nationale ambitieuse », dont plusieurs ont été reprises dans le Plan quantique.
(41) Mission « Flash » sur le financement de l’industrie de Défense, Assemblée nationale (www2.assemblee-nationale.fr/).
(42) Loi n° 2020-1674 du 24 décembre 2020 de programmation de la recherche pour les années 2021 à 2030 et portant diverses dispositions relatives à la recherche et à l’enseignement supérieur (https://fr.wikipedia.org/).
(43) Classement Derwent Top 100 Global Innovators. La France place 5 entreprises parmi les 100 plus innovantes au monde en 2020 : Alstom, CEA, Saint-Gobain, Schneider Electric, Thales.
(44) Cabirol Michel, « Photonis : l’État met un veto définitif au rachat par Teledyne », La Tribune, 18 décembre 2020.
(45) Plan d’action pour la croissance et la transformation des entreprises. Loi n° 2019-486 du 22 mai 2019 (www.legifrance.gouv.fr/).
(46) Mission « Flash » sur le financement de l’industrie de Défense, op. cit.
(47) Créé en 2011 en remplacement du dispositif des recherches exploratoires et d’innovation (REI), l’Accompagnement spécifique des travaux de recherche et d’innovation défense (Astrid), mené en partenariat avec l’Agence nationale de la recherche (ANR), est destiné au soutien de projets duaux, innovants, voire exploratoires, pour une durée allant de 18 à 36 mois. Les subventions peuvent atteindre 300 000 €.
(48) Créé en 2009 avec la coopération de la direction générale des entreprises, le Régime d’appui à l’innovation duale (Rapid) vise à soutenir des projets duaux et des PME seules, en partenariat avec des laboratoires ou en consortium. Accessible aux entreprises de moins de 2 000 salariés, il permet de subventionner jusqu’à 70 % des investissements de R&D.
(49) Depuis sa création, Definvest a investi dans plusieurs entreprises stratégiques : Kalray (micro-processeurs), Fichou (composants optiques de très haute précision), Preligens (analyse d’images satellites), Tethys (systèmes de pyrotechnie).
(50) IoT, IA, robotique et systèmes autonomes, biotechnologies, matériaux, systèmes hypersoniques, technologies du New Space, technologies quantiques, blockchains.
(51) Programme européen de développement industriel dans le domaine de la défense : l’UE vise à subventionner le développement conjoint de technologies dans ce secteur. L’EDIDP a été financé à hauteur de 500 M€ sur deux ans (2019-2020).
(52) Action préparatoire concernant la recherche en matière de défense : programme précurseur du FED consacré à la recherche. Il est doté d’un budget total de 90 M€ répartis sur 3 ans (2017-2019).
(53) Timely Warning and Interceptors with Space-based Theater Surveillance.
(54) Contre les missiles qui ne sortent pas, ou peu, de l’atmosphère terrestre.
(55) Ministère des Armées, « Communiqué - Séminaire ministériel sur la “Boussole stratégique” », 23 avril 2021 (www.defense.gouv.fr/).