La nouvelle révolution quantique

La première révolution quantique a eu un impact considérable sur nos sociétés, notamment à travers les avancées en matière de lasers, de microprocesseurs et de l'imagerie médicale. La maîtrise des objets quantiques individuels tels que les électrons, les photons et les atomes ouvre la voie à une seconde révolution. Celle-ci exploite les propriétés étonnantes de la physique quantique, comme l'intrication et le principe de superposition. Ces avancées ont le potentiel de révolutionner de nombreux domaines, en particulier dans les sciences de l’information.

Les ordinateurs quantiques ne remplaceront pas nos ordinateurs classiques, mais travailleront avec eux pour résoudre des problèmes complexes. Grâce à leur puissance de calcul, ils pourront par exemple aider à développer de nouvelles molécules pour la santé, optimiser les besoins de l’agriculture ou les flux de transports et de logistique, améliorer le stockage et la distribution de l’énergie, gérer le risque dans les assurances, ou mieux piloter les portefeuilles financiers.

Ces avancées soulèvent aussi des enjeux de souveraineté. Un algorithme a démontré qu’un ordinateur quantique pourrait compromettre les chiffrements les plus avancés protégeant actuellement nos données numériques. D’où le besoin de recherches en cryptographie post-quantique, pour développer des protocoles capables de résister à ces attaques, et en communication quantique, pour générer et partager des clés de cryptage intrinsèquement sûres.

Depuis plus de trente ans, le CEA est un acteur majeur de cette révolution quantique, à travers sa recherche fondamentale et appliquée, avec des travaux en calcul quantique mais aussi en communication, sur les capteurs et la métrologie ainsi que sur les matériaux quantiques.

Clés à haute sécurité
Cryptographie

Une nouvelle distribution quantique de clés à haute sécurité

Les ordinateurs quantiques représentent une potentielle menace pour les protocoles classiques de chiffrement. Des efforts sont donc déployés pour développer des protocoles plus résistants. Une méthode de chiffrement très sécurisée consiste à utiliser la distribution quantique pour échanger une clé secrète. Cette dernière est ensuite utilisée pour chiffrer et déchiffrer le contenu. La distribution quantique permet de transférer la clé de manière sécurisée, grâce aux propriétés uniques de la mécanique quantique. Cependant, les appareils quantiques utilisés pour produire cette clé secrète ne sont pas parfaits : ils peuvent représenter une éventuelle faille dans le protocole de chiffrement. Grâce au concept novateur de distribution quantique de clés dites "boîtes noires", développé par des physiciens théoriciens du CEA et validé en 2022 en collaboration avec des chercheurs suisses et britanniques, il est désormais possible de préserver la sécurité du protocole même en présence d'imperfections instrumentales.

Startup

Ordinateur quantique : le CEA aux avant-postes avec Siquance

Lancée en novembre 2022, la start-up Siquance, issue du CEA et du CNRS, entend devenir un leader technologique mondial dans le domaine du calcul quantique. Elle ambitionne de développer et commercialiser, à terme, un ordinateur quantique. La principale rupture technologique repose sur l'exploitation des propriétés physiques du silicium pour créer des bits quantiques. Combinée au savoir-faire en microélectronique pour fabriquer des puces contenant des milliards de micro-composants, cette avancée ouvre la voie au développement d'un ordinateur quantique. Doté d'un nombre considérable de bits quantiques, il serait donc capable de résoudre des problèmes jusqu’alors inaccessibles aux ordinateurs classiques.

Siquance

Au service de la médecine de demain

Dans un monde en profonde mutation numérique et écologique, la médecine de demain, centrée sur le patient, sera personnalisée et intégrera l’environnement lequel il évolue. Quant au système de santé, soumis à des exigences économiques accrues, il devra s’organiser pour devenir de plus en plus efficient tout en offrant aux patients un parcours de soins plus fluide.

Le CEA répond à ce double enjeu, avec une expertise reconnue dans cinq domaines, dont deux sur lesquels il est incontournable : l’imagerie biomédicale du futur, et les dispositifs médicaux de détection et de diagnostic. Ses recherches et technologies de rupture en imagerie et intelligence artificielle constituent des avancées capitales pour la médecine prédictive. Dans le domaine des dispositifs médicaux, le CEA conçoit des outils et des méthodes de diagnostic in vitro utilisables au lit du patient, ainsi que des dispositifs de mesure qui permettront de suivre son exposome, c’est-à-dire tout ce qui, dans son environnement, affecte sa santé.

S’y ajoutent des solutions vaccinales et immunologiques pour lutter contre les maladies infectieuses et traiter certaines pathologies, ainsi que de nouvelles approches thérapeutiques (radiochimie, organes sur puces, thérapies géniques et cellulaires, flash thérapie, ultrasons…)

Le CEA contribue également au développement du numérique en santé. D’une part avec des solutions pour produire et exploiter des données à grande échelle au service de la médecine personnalisée, notamment grâce aux technologies d’IA responsable. D’autre part avec des outils permettant d’optimiser le parcours patient ainsi que le fonctionnement des centres de soin, en développant un jumeau numérique fonctionnel. Enfin, de nouveaux outils de formation et de rééducation (simulation virtuelle et haptique) sont développés, à destination des professionnels de santé comme des patients.

Lutter contre le SARS-CoV-2
Vaccin

Un candidat vaccin pour lutter contre le SARS-CoV-2

Dès le début de la pandémie, les chercheurs du CEA se sont mobilisés de façon massive pour mettre au point des méthodes de détection mais aussi comprendre et traiter la maladie. Dans ce cadre, le CEA a travaillé sur un candidat vaccin et démontré en 2022, via des essais précliniques, qu’il assurait une protection complète. Leur candidat vaccin inclut la protéine Spike, essentielle car elle est la clé qu’utilise le virus pour entrer dans nos cellules et l’une des cibles de notre système immunitaire.

Dépister les maladies infectieuses
Maladies infectieuses

Le CEA en première ligne pour dépister les maladies infectieuses

Pour lutter contre les virus émergents, il est crucial de les dépister le plus vite possible. Une course contre la montre à laquelle le CEA contribue depuis plus de quinze ans, en lien avec NG Biotech et l’AP-HP. Lancé en 2022, dans le cadre d’un appel à manifestation d’intérêt soutenu par France Relance, le projet DiagRaMIE illustre cet engagement. Objectif : mettre au point de nouveaux anticorps et des tests rapides contre un éventail d’agents infectieux potentiellement pathogènes. S’y ajoute un test antigénique pour détecter la variole du singe, en cours de développement.

Études précliniques

Maladie de Huntington : vers un possible traitement ?

Incurable à ce jour, la maladie de Huntington est une maladie héréditaire rare qui provoque une dégénérescence des neurones et entraine d'importants troubles moteurs, cognitifs et psychiatriques. En cause ? La protéine huntingtine (HTT) mutée qui active des cellules du système nerveux central (les astrocytes), et les pousse à attaquer le cerveau au lieu de le protéger. Une équipe du CEA a cependant prouvé que ces mêmes astrocytes réactifs peuvent aussi aider à éliminer la HTT mutée et représentent donc un espoir thérapeutique. Des résultats publiés dans la revue Brain en 2022.

Maladie de Huntington
Biomédicaments moins immunogènes
Thérapies innovantes

Une solution pour rendre les biomédicaments moins immunogènes

Si les anticorps monoclonaux ont révolutionné le pronostic des patients atteints de certains cancers ou de maladies inflammatoires chroniques, ils présentent un inconvénient : celui de déclencher parfois une réponse immunitaire qui se retourne contre eux et diminue donc leur efficacité. Mais cette réaction peut être évitée, comme l’ont prouvé, in vitro, des chercheurs du CEA. En couplant un fragment d'anticorps monoclonal, utilisé contre la maladie de Crohn, avec une molécule de polyéthylène glycol, ils ont démontré que cette forme dite pégylée serait moins susceptible de déclencher une réponse immunitaire indésirable.