« Le GPS bientôt obsolète ? » : la DARPA mise sur la navigation quantique pour une précision inégalée et inviolable
Par
Thibault Lartigau
En bref
- La DARPA et Q-CTRL développent des systèmes de navigation quantique pour remplacer le GPS vulnérable.
- Les capteurs quantiques offrent une précision inégalée en mesurant directement les forces fondamentales.
- La robustification logicielle permet aux capteurs de fonctionner dans des environnements bruyants.
- Ces technologies pourraient révolutionner la défense et les applications civiles comme la cartographie et la prospection.
La navigation par GPS a révolutionné la manière dont nous percevons le monde, en offrant une précision sans précédent dans le positionnement géographique. Cependant, cette technologie essentielle présente une vulnérabilité critique : ses signaux faibles peuvent être facilement brouillés ou falsifiés. Face à cette menace, la DARPA, l’agence américaine de projets de recherche avancée pour la défense, s’associe à la startup australienne Q-CTRL pour développer des systèmes de navigation quantique capables de résister aux interférences et d’opérer indépendamment des satellites. Ces efforts visent à offrir une alternative robuste au GPS, particulièrement en cas de conflit avec des adversaires comme la Chine ou la Russie.
Les faiblesses du GPS
Le GPS repose sur des satellites qui émettent des signaux de synchronisation faibles depuis l’espace. Bien que cette technologie soit impressionnante, elle reste vulnérable aux brouillages. Dans de nombreux conflits récents, les forces adverses ont utilisé des dispositifs bon marché pour perturber ces signaux. Par exemple, en Ukraine, les forces russes brouillent régulièrement le GPS pour désorienter les drones et l’artillerie. Cette vulnérabilité a poussé les planificateurs de la défense à chercher des alternatives plus sûres.
« Dans les environnements contestés, le GPS est la première chose à disparaître », a déclaré Michael Biercuk, fondateur et PDG de Q-CTRL.
Les systèmes de navigation inertielle (INS) ont longtemps été la solution de repli, mais leur précision décroît avec le temps. En revanche, les capteurs quantiques promettent une précision sans égale en mesurant directement les forces fondamentales de la nature, sans nécessiter de référence externe comme un satellite.
Rendre les technologies quantiques robustes
Q-CTRL a développé des techniques de « robustification » logicielle pour ses capteurs quantiques, leur permettant de fonctionner dans des environnements bruyants. Plutôt que de protéger les capteurs avec des boucliers physiques, l'entreprise utilise des séquences de pulsations laser pour manipuler les atomes de manière à annuler les interférences environnementales. Ces algorithmes, optimisés grâce à l'intelligence artificielle, permettent aux capteurs de s'adapter en temps réel, réduisant ainsi la dépendance aux recalibrages fréquents.
Lors de tests en vol, le système de navigation magnétique de Q-CTRL a fonctionné sans calibrage en vol, une première mondiale.
La technologie d'Ironstone Opal de Q-CTRL a démontré une précision 111 fois supérieure aux systèmes de navigation inertielle traditionnels dans des conditions où le GPS était indisponible. Cet exploit a été rendu possible grâce à une suppression efficace des bruits et des interférences électromagnétiques, ce qui a permis de maintenir la précision sans nécessiter de recalibrage.
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Le jeu de longue haleine de la DARPA
Depuis sa fondation en 1958, la DARPA a toujours cherché à repousser les limites technologiques pour maintenir l'avance stratégique des États-Unis. Le GPS, développé à l'origine pour les besoins militaires, est un exemple de cette approche. Aujourd'hui, la DARPA reconnaît que les adversaires potentiels ont identifié les faiblesses du GPS et cherche à développer des systèmes de navigation plus résilients.
En s'associant avec Lockheed Martin et Q-CTRL, la DARPA espère déployer des capteurs quantiques sur divers véhicules militaires, leur conférant une résilience que les adversaires ne pourront pas neutraliser. Bien que certains qualifient la navigation quantique de « tueur de GPS », Michael Biercuk insiste sur le fait que cette technologie est complémentaire et non un remplacement total du GPS.
« Notre solution est un complément et un soutien au GPS. Elle n'est pas conçue comme un remplacement », a-t-il précisé.
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La philosophie de la DARPA repose sur la redondance et la résilience, plutôt que sur la recherche de solutions uniques et parfaites.
Des applications au-delà de la défense
Bien que financée par le Pentagone, la navigation quantique présente des applications potentielles bien au-delà du domaine militaire. Des agences comme la NASA et l'US Geological Survey (USGS) explorent déjà son utilisation pour la cartographie souterraine et la prospection minérale.
La capacité des systèmes quantiques à s'adapter à différentes missions simplement par des modifications logicielles suscite un grand intérêt. Selon Jonathan Stock, scientifique en chef de la division des systèmes intelligents de la NASA Ames, ces capteurs pourraient révolutionner la manière dont nous détectons et évaluons les ressources minérales. Cette double utilisation rappelle le parcours du GPS, initialement développé pour un usage militaire, mais devenu indispensable dans de nombreux aspects de notre vie quotidienne. Cependant, des défis subsistent, notamment en ce qui concerne la réduction de la taille et de la consommation d'énergie des gravimètres quantiques.
« Continuer à réduire la taille, le poids et la puissance, surtout pour les gravimètres quantiques, est un défi majeur que nous relevons agressivement dans nos programmes DARPA », a déclaré Biercuk.
La navigation quantique pourrait bien être la prochaine grande révolution, mais elle repose sur des avancées technologiques et logicielles substantielles avant de devenir une réalité quotidienne.
Alors que la DARPA et Q-CTRL travaillent à intégrer des capteurs quantiques dans les systèmes de défense américains, cette technologie pourrait-elle également transformer d'autres domaines tels que l'exploration spatiale ou la gestion des ressources naturelles ? L'avenir nous le dira. Quelles autres applications innovantes pourrait-on envisager pour cette technologie de pointe ?
