Interview : SICK et TRUMPF développent le premier capteur optique quantique pour la production en série

"Beaucoup de potentiel et un pas de plus"

Un pas de plus dans la technologie des capteurs quantiques : au cours des dernières décennies, de nombreuses améliorations progressives ont été apportées au matériel des capteurs. On ne peut cependant pas parler de changement fondamental, comme cela a été le cas pour les logiciels - jusqu'à présent : les nouveaux résultats de la recherche quantique ont créé des approches totalement nouvelles pour l'utilisation des capteurs.

En collaboration avec Q.ANT, filiale de TRUMPF , SICK développe actuellement le premier capteur optique quantique destiné à la production en série. Kai Klinder, Responsable du programme et de l'ingénierie au sein du Global Business Center Analysers, et Michael Overdick, Responsable de la gestion de la technologie chez SICK, nous ont parlé des capteurs quantiques.

Capteur quantique à traitement électronique du signal

Les capteurs quantiques permettent des mesures d'une précision jusqu'alors techniquement impossible. Ici, un employé de Q.ANT teste le traitement électronique des signaux.

Qu'est-ce qu'un capteur quantique ?

Michael Overdick : Un capteur convertit des signaux physiques en valeurs de mesure que l'on peut ensuite traiter. Jusqu'à présent, c'est bien connu. Les capteurs quantiques utilisent les effets de très petites particules de matière et de lumière - ce qui est un peu inhabituel. Une particule quantique peut adopter plusieurs états différents simultanément (superposition) ou même être présente à plusieurs endroits en même temps - si je peux l'exprimer un peu simplement. On peut exploiter ces propriétés intéressantes et, d'ailleurs, calculables avec précision pour obtenir des mesures très précises, ce qui nous ramène aux capteurs.

Et qu'est-ce que cela signifie pour le nouveau capteur que SICK et Q.ANT sont en train de développer conjointement ?

Michael Overdick : Une source de lumière basée sur la technologie quantique permet de détecter des particules de poussière en un millième de seconde, ainsi que de mesurer avec précision leur taille et leur direction de mouvement.

Pourquoi SICK s'intéresse-t-elle à la technologie quantique ?

Michael Overdick : La direction de l'innovation de SICK s'intéresse aux nouvelles technologies qui pourraient couvrir les besoins futurs des clients. Cela inclut la technologie quantique. Celle-ci est relativement mûre pour une utilisation dans les capteurs. SICK et Q.ANT y travaillent intensivement et pourront bientôt quitter le laboratoire pour une application pratique sous la forme du capteur quantique QuantAlyzer.

Kai Klinder (à gauche), responsable du programme et de l'ingénierie Global Business Center Analyzers, et Michael Overdick (à droite), Technology Management

"C'est un ajustement stratégique classique"

À quoi ressembleraient concrètement les applications ?

Kai Klinder : Imaginez une usine de production de semi-conducteurs. L'air est contaminé lorsque la charge de particules est trop élevée et, dans le pire des cas, la production doit s'arrêter. Cet arrêt peut être évité en utilisant le capteur quantique car il détecte le niveau de contamination beaucoup plus tôt. Un autre exemple est la production de ciment. La taille des grains est déterminante pour la qualité du produit final. Si la taille des grains est mauvaise, le béton ne durcira pas par la suite. C'est pourquoi, jusqu'à présent, on prélève régulièrement des échantillons et on les analyse en laboratoire. Cela peut prendre plusieurs heures. Si la taille des grains est incorrecte, dans le pire des cas, le produit - depuis la mesure finale jusqu'au moment où le réajustement a eu lieu - doit être jeté. Un capteur quantique permettrait d'effectuer des analyses en temps réel depuis n'importe quel endroit du monde, évitant ainsi le gaspillage de ressources.

Monsieur Overdick a déjà mentionné le partenariat de développement entre SICK et Q.ANT pour faire avancer le premier capteur optique quantique pour la production en série - le QuantAlyzer. Quelles synergies résulteront de cette coopération ?

Kai Klinder : Q.ANT est une start-up de TRUMPF. Q.ANT a développé le composant optique quantique du capteur en tant qu'unité fonctionnelle indépendante. SICK intégrera cet ensemble dans le système du capteur - qui contient également l'intégration du processus et l'interface de communication avec l'application du client. En outre, SICK a accès au marché et aux clients. Il s'agit là d'un ajustement stratégique classique.

Support de mesure à capteur quantique - Q.ANT et SICK développent conjointement des capteurs quantiques pour l'industrie

Un employé de Q.ANT vérifie le fonctionnement global du capteur sur ce banc de mesure.

Lancement sur le marché et défis

Quels sont les défis auxquels vous êtes actuellement confrontés en matière de recherche et développement ?

Michael Overdick : Le défi consiste à rendre le capteur quantique encore plus petit, plus pratique et, bien sûr, plus abordable - une condition préalable pour entrer dans la production en série.

Kai Klinder : Les systèmes sont souvent encore capricieux durant la première phase de développement. Il suffit de penser aux premières barrières immatérielles de sécurité. Ces dispositifs nécessitaient un grand miroir, étaient très sensibles et étaient installés dans un boîtier extrêmement grand. Nous avons maintenant une petite bande de LED qui est facile à utiliser. Pour notre capteur quantique, le QuantAlyzer, notre objectif est de produire un capteur de précision robuste pour une utilisation dans des environnements industriels. La plupart des éléments de base nécessaires sont déjà disponibles.

Quand le QuantAlyzer pourrait-il être lancé sur le marché ?

Kai Klinder : Nous pensons que les premières applications pilotes auront lieu au cours de l'année 2021. Nous travaillons au passage à la production en série en 2022.

Mesures de haute précision, nouvelles applications dans l'industrie : le capteur quantique de Q.ANT et SICK sera testé pour la première fois avec des clients en 2021

Le QuantAlyzer

Quels marchés voulez-vous atteindre ?

Kai Klinder : Outre les industries des semi-conducteurs et du ciment, les bâtiments publics sont également des domaines d'utilisation intéressants : Par exemple, ils pourraient être utilisés dans les réseaux de métro pour vérifier le respect des valeurs limites de poussière, ou pour optimiser le contrôle de la ventilation.

Michael Overdick : Nous allons donc utiliser cette technologie pour pénétrer des marchés que nous connaissons déjà très bien. Mais comme la technologie quantique est une technologie clé, il y a beaucoup plus de potentiel disponible que nous pouvons ouvrir.

De quel potentiel parlons-nous ici ?

Michael Overdick : En Allemagne, nous n'avons réalisé que très récemment que nous étions déjà en retard pour certaines technologies clés, par exemple l'intelligence artificielle, l'e-mobilité, ou même les ordinateurs quantiques. Nous devrions nous assurer de ne pas faire la même erreur ici. Les premières estimations situent le marché mondial des capteurs quantiques à plus de 1,3 milliard de dollars (1,1 milliard d'euros) en 2023, et prévoient une croissance à 2,2 milliards de dollars d'ici 2028.¹ Le centre britannique de technologie quantique Sensors and Metrology estime même que le marché des capteurs quantiques s'élèvera à 4 milliards de livres sterling par an (environ 4,5 milliards d'euros).²

¹ Inside Quantum Technology 2018 : "Les revenus des capteurs quantiques devraient atteindre plus d'un milliard de dollars d'ici 2023 : Le nouveau rapport "Inside Quantum Technology" révèle la taille du marché et les stratégies pour l'ère des capteurs quantiques" (Communiqué de presse du 18.09.2018). URL : https://www.globenewswire.com/newsrelease/2018/09/18/1572606/0/en/QuantumSensorRevenuestoReachOver1Billionby2023NewInsideQuantumTechnologyReportRevealsMarketSizingandStrategiesforQuantumSensorAge.html [Version : 29.11.2019].

² UK National Quantum Technology Hub Sensors and Metrology 2018 UK National Quantum Technology Hub Sensors and Metrology : Aperçu de la feuille de route technologique des capteurs quantiques. 2018.

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