La Chine vient de lancer la production en série d’un détecteur de photons monophotoniques à quatre canaux, un composant clé destiné aux radars quantiques. Ce dispositif, développé par le Centre de recherche en technologie de l’ingénierie de l’information quantique d’Anhui, est capable de détecter des photons individuels avec un taux de bruit extrêmement faible. Une avancée qui pourrait permettre à ces systèmes radar émergents de traquer les échos les plus faibles émis par des avions furtifs comme le F-22 Raptor et le F-35 Lightning II des forces aériennes américaines.
Si cette technologie se confirme, ce détecteur deviendrait l’élément central d’une stratégie plus vaste de la Chine visant à contrer la supériorité américaine en combat aérien, en tirant parti de techniques avancées de détection et de traitement du signal.
Selon les informations publiées par la presse chinoise spécialisée, la production de masse concerne un capteur monophotonique réputé pour son bruit ultrafaible et ses quatre canaux. Ce capteur peut détecter l’unité élémentaire d’énergie lumineuse qu’est le photon, ce qui en fait un composant incontournable pour les radars quantiques destinés à repérer des aéronefs à signature radar réduite.
La Chine affirme avoir atteint une autonomie complète dans la fabrication des composants essentiels à la détection quantique. La sensibilité élevée et le faible niveau de bruit de ce capteur permettent d’identifier les signaux réfléchis les plus faibles, même dans un environnement saturé en interférences, offrant ainsi un avantage notable contre les cibles furtives.
La conception à quatre canaux facilite le traitement simultané de plusieurs flux de données, renforçant la précision des mesures tout en limitant les erreurs.
Différence fondamentale entre radar classique et radar quantique
Le radar classique fonctionne en émettant des ondes électromagnétiques qui, une fois réfléchies par une cible, sont analysées selon l’intensité, le délai et le déplacement de fréquence de l’écho pour calculer la distance et la vitesse. Le radar quantique, lui, utilise un principe différent : il émet l’un des photons d’une paire de photons intriqués, l’autre étant conservé comme référence en interne.
Ces photons partagent une relation quantique spécifique qui permet au système de vérifier si le photon retourné correspond à son jumeau stocké, confirmant ainsi la présence d’un objet réel. Ce mécanisme de corrélation distingue les signaux authentiques des bruits de fond, même lorsque la réception est très faible. Contrairement aux radars traditionnels, souvent vulnérables aux brouillages et au leurre, le radar quantique est théoriquement immunisé contre la falsification, car un adversaire ne peut reproduire avec exactitude l’état quantique d’un photon.
Pour les acteurs militaires, cette capacité rendrait le radar quantique particulièrement précieux dans un contexte de guerre électronique.
Fonctionnement technique et composants principaux
Le premier élément essentiel d’un radar quantique est la source de photons intriqués, qui génère des paires de photons à des fréquences précises. Cette génération peut être réalisée grâce à des circuits supra-conducteurs ou semi-conducteurs, tels que les amplificateurs paramétriques Josephson, ou via des cristaux optiques non linéaires produisant des photons intriqués par conversion paramétrique spontanée.
Les photons produits sont répartis en deux faisceaux : le faisceau signal dirigé vers la cible et le faisceau inactif conservé localement pour comparaison. La fragilité des états quantiques implique que maintenir cette intrication nécessite un taux de bruit très réduit et une synchronisation poussée.
Le radar utilise également un ensemble d’antennes ou un transducteur micro-ondes pour émettre les photons de signal et capter les photons réfléchis. Comme les pertes en transmission et en réflexion dégradent rapidement l’intrication, la stabilité et la pureté de la source de photons sont déterminantes pour les performances globales.
Le capteur chinois met l’accent sur un fonctionnement à très faible bruit avec un large spectre de températures opérationnelles, entre -50 et -120 °C, ce qui supprime la nécessité de refroidissement cryogénique complexe et coûteux. Cette capacité le rend plus pratique que les détecteurs supra-conducteurs classiques, qui doivent fonctionner proche du zéro absolu. Sa conception semi-conductrice confère en outre un encombrement réduit, un poids plus léger et facilite son intégration dans des radars aéronautiques ou mobiles.
Le second groupe de composants indispensables comprend le récepteur quantique et l’électronique associée, qui combinent le photon réfléchi avec son jumeau stocké pour effectuer une mesure conjointe. Cette étape clé permet d’exploiter l’avantage quantique en vérifiant l’existence de la corrélation.
Ce processus nécessite des détecteurs monophotoniques hautement sensibles, capables de distinguer un photon au milieu de milliards de photons parasites. Le nouveau détecteur chinois à quatre canaux optimise cette capacité en traitant simultanément plusieurs trajectoires ou longueurs d’onde, améliorant la portée et la précision.
Son efficacité de détection, estimée à environ 90 %, permet de prendre en compte quasiment chaque photon incident, limitant ainsi la perte d’information.
Limitations et défis technologiques
La principale faiblesse du radar quantique provient de la nature même des phénomènes quantiques. Les corrélations sont facilement altérées par la chaleur, les vibrations ou les interférences électromagnétiques, ce qui dégrade la qualité du signal et la précision du système.
La portée effective reste faible car les pertes sur le trajet réduisent drastiquement le nombre de photons capables de revenir avec leurs propriétés intactes. De plus, concevoir des mémoires quantiques capables de conserver les photons inactifs sur le temps nécessaire aux opérations à longue distance pose un défi technique majeur.
Enfin, l’infrastructure à mettre en place est complexe et coûteuse : refroidissement cryogénique, synchronisation extrême et électronique sensible sont requis, et le traitement en temps réel de vastes réseaux quantiques de capteurs est très exigeant.
Ces contraintes limitent actuellement l’usage des radars quantiques à des environnements de laboratoire ou à des démonstrations, bien que de nombreux chercheurs mondiaux s’attellent à lever ces obstacles par des innovations en matériaux, intégration photonique et architectures hybrides quantiques-classiques.
Enjeux stratégiques
Si ces défis technologiques sont surmontés, les conséquences pour l’aviation furtive seraient majeures. Le radar quantique pourrait considérablement réduire l’efficacité des avions conçus pour limiter leur détectabilité radar, qui reposent sur la diffusion ou l’absorption des ondes.
Les concepteurs de plateformes aériennes seraient alors contraints d’investir davantage dans la guerre électronique, les leurres et des stratégies de défense par la vitesse plutôt que de s’appuyer essentiellement sur le design furtif.
Par ailleurs, l’intégration des radars quantiques dans des réseaux de capteurs interconnectés, associant stations terrestres, satellites et plates-formes aériennes, offrirait une surveillance continue et étendue de l’espace aérien. Ces systèmes pourraient échanger des données via des liens chiffrés à l’aide de la cryptographie quantique, assurant sécurité et rapidité du partage d’informations.
À long terme, la combinaison du radar quantique avec les futurs systèmes de guerre électronique reposant sur la technologie 6G ouvrirait la voie à une détection et un suivi d’une précision inégalée.
Ce progrès technologique pourrait faire évoluer la guerre aérienne moderne, favorisant le contrôle de l’information où la corrélation des données et la rapidité de traitement deviennent des facteurs clés surpassant la simple capacité à réduire la signature radar.
Jérôme Brahy