Robert Staacke de Quantum Technologies intervient sur l’avenir de la technologie des capteurs quantiques

La technologie des capteurs quantiques est l’une des innovations les plus passionnantes de ces dernières années. Elle permet de réaliser des mesures de haute précision et ouvre ainsi une nouvelle ère pour l’ensemble du domaine de la technique de mesure. Jusqu’à présent, les mesures utilisant la technologie quantique nécessitaient toutefois de grandes structures. Quantum Technologies, une start-up de Leipzig en Allemagne, a développé un capteur de champ magnétique compact en tant qu’alternative innovante. Ce capteur est le premier de son genre à être à la fois compact et suffisamment convivial pour être utilisé dans l’industrie.

Mais quelles sont les particularités de ce magnétomètre ? Quel est le rapport entre le capteur et une guitare électrique ? Et comment le capteur peut-il être utilisé dans l’industrie ? Dans un entretien avec notre chef de produit pour les techniques d’automatisation & les composants actifs, Tobias Wölk, et Robert Staacke, fondateur de Quantum Technologies, invitent à jeter un coup d’œil dans les coulisses du développement produit du capteur quantique.

L’interview

Robert Staacke, directeur général de Quantum Technologies, une petite start-up de quatre employés. Staacke ne se contente pas de diriger la jeune entreprise, il y est aussi le “bon à tout faire” : développeur de produits, équipe marketing, responsable de la protection laser. Il essuie les tables du laboratoire et garde toujours une vue d’ensemble.

Wölk : Quelles sont les questions et les problèmes qui vous préoccupent le plus dans votre travail ?
Staacke : Ma tâche principale est de trouver des applications pour les clients. Il existe de très nombreuses possibilités d’utiliser notre capteur. Nous devons faire connaître ces possibilités aux personnes concernées dans l’industrie.

Wölk : Et qu’est-ce qui vous passionne le plus dans votre travail ?
Staacke : C’est tellement varié. Ce qui me plaît le plus, c’est de discuter des applications possibles avec les clients et les clients potentiels. On constate toujours à quel point les domaines d’application sont variés et de quels domaines différents proviennent les intéressés : qu’il s’agisse de haute tension, de contrôle de matériaux ou même d’une demande d’utilisation dans des sacs à dos d’avalanche.

Comment l’idée du capteur quantique est-elle née ?

Wölk : Même si la technologie quantique a commencé au début du 20e siècle avec les recherches de Max Planck, elle n’a vraiment percé qu’au cours des 30 dernières années et est donc encore relativement jeune. Quand êtes-vous entré en contact avec la technologie quantique pour la première fois ?
Staacke : C’était à l’université. J’ai obtenu ma licence en physique des semi-conducteurs, mais je trouvais ça un peu ennuyeux. J’ai donc changé pour la physique nucléaire des solides. C’est là que j’ai appris les premières choses sur les diamants et la technologie quantique. Cela m’a passionné ! J’ai ensuite fait mon travail de master dans le domaine de la technologie des capteurs avec le professeur Meyer. C’est également lui qui a dirigé ma thèse de doctorat, ce qui a mis le feu aux poudres pour Quantum Technologies.

Wölk : Quel était le sujet de la thèse de doctorat ?
Staacke : J’ai écrit ma thèse sur les “centres NV (centres de défaut d’azote) dans le diamant”, c’est-à-dire le concept sur lequel sont basés nos capteurs actuels. Pendant cette période, je me suis rendu compte qu’il ne s’agissait pas seulement d’une théorie scientifique intéressante, mais qu’elle se prêtait également à une application pratique.

Wölk : Comment est née cette idée ?
Staacke : C’était une histoire amusante – en fait, une coïncidence. Peu après Noël, le professeur Meyer nous a apporté la guitare électrique de son fils. Il a demandé s’il était possible d’utiliser la technologie des capteurs en diamant pour fabriquer un micro. En fait, c’était une idée saugrenue, mais nous y avons tout de même réfléchi et nous nous sommes rendu compte que ce n’était pas si stupide que ça. Nous avons donc mis au point un montage expérimental. Et c’est ainsi qu’est né notre magnétomètre. L’idée amusante s’est transformée en quelque chose de vraiment utile.

Wölk : Quelle histoire ! Avez-vous tout de suite eu l’impression que cela pourrait devenir un produit spécial ?
Staacke : Non, cela s’est développé pendant le travail de recherche. En tant que doctorant en physique, je n’avais pas beaucoup d’informations sur le marché. Cependant, il s’est rapidement avéré qu’un capteur quantique tel que nous voulions le développer n’existait pas encore. Jusqu’à présent, on ne pouvait effectuer ces mesures qu’avec des montages de laboratoire qu’on ne pourrait jamais utiliser dans l’industrie, car ils sont trop grands et trop complexes.

Le grand défi : la compatibilité avec l’industrie

Wölk : C’était donc votre plus grand défi ? Rendre le produit aussi petit et simple que possible ?
Staacke : Exactement ! Dès le début, notre exigence – et en même temps notre plus grand défi – était de développer un produit adapté à l’industrie pour un marché de masse. Le principe était donc de concevoir un capteur aussi simple et ausso petit que possible. Au début de nos recherches, il était tout à fait normal qu’une configuration de la taille d’une table de salle à manger soit pleine de composants optiques coûteux et très complexes. Nous devions donc trouver ce qu’il était possible d’omettre et de simplifier, même si une physique aussi compliquée se déroulait dans le capteur. De plus, nous devions veiller à ce que la technologie que nous utilisions puisse être fabriquée en grande quantité.

Wölk : Je trouve cette approche de l’évolutivité très intéressante, car elle augmente considérablement le champ des possibilités d’utilisation. Vous pouvez non seulement utiliser le capteur en contrôle-qualité ou en production, mais vous ouvrez aussi la possibilité de l’utiliser dans le produit final. Un sac à dos d’avalanche était peut-être un exemple extrême, mais on peut très bien imaginer son utilisation dans des moteurs électriques.
Staacke : Exactement, en principe, cela n’apporte rien à personne de devoir s’attacher une table entière sur le dos ou de remplir toute la voiture de lasers et d’autres composants, juste pour obtenir une quelconque mesure. Cela doit être utile et apporter une réelle valeur ajoutée aux utilisateurs. C’est là que la taille est un facteur décisif, y compris dans la décision d’achat.

Wölk : Y a-t-il eu une étape importante dans le développement dont vous étiez particulièrement fier ?
Staacke : Oui, lorsque nous avons réussi à faire adhérer le matériau du diamant à la fibre de verre. C’était l’étape la plus importante, celle qui nous a fait le plus progresser.

Wölk : Qu’est-ce que cela signifie pour le capteur ?
Staacke : Notre produit est ainsi isolé galvaniquement et fonctionne de manière purement optique. Notre diamant ne se trouve que sur la pointe de la fibre de verre. Cela n’existe pas encore et permet d’effectuer des mesures directement dans un moteur ou même un générateur, par exemple dans l’entrefer, là où on ne pourrait pas aller autrement.

Wölk : On dirait que vous avez atteint l’objectif que vous vous étiez fixé au départ. Quel est pour vous le plus grand succès ?
Staacke : L’obtention du prix de l’innovation AMA lors du salon Sensor + Test de cette année.

Wölk : Là aussi, vous vous êtes imposé face aux grands noms établis de la branche, n’est-ce pas ?
Staacke : Oui, en tant que petite start-up, c’est bien sûr particulièrement gratifiant – ce qui ne veut pas dire que nous n’aurions pas voulu l’accorder à nos grands concurrents.

Wölk : Mais cela parle en faveur de votre idée.
Staacke : Oui. Le jury était composé d’un large éventail d’acteurs de la technologie des capteurs et de l’industrie. Le fait que les capteurs quantiques soient perçus et appréciés dans ce cercle d’experts signifie beaucoup pour nous.

L’industrie allemande est-elle prête pour les capteurs quantiques ?

Wölk : Vous levez ainsi probablement aussi les craintes liées à la technologie quantique.
Staacke : Oui, le produit est en fin de compte très simple à utiliser – même si la technologie qui se cache derrière est compliquée.

Wölk : Plus rien ne s’oppose donc à une utilisation à grande échelle dans l’industrie. Est-ce la vision que vous avez pour le capteur ?
Staacke : Exactement. C’est surtout notre objectif à long terme. Pour certains domaines, le capteur pourrait même être utilisé à grande échelle, par exemple dans le secteur de l’énergie, qui est actuellement en pleine mutation. Par exemple, notre magnétomètre pourrait être utilisé pour la surveillance des sites éoliens, ce qui est actuellement un grand thème d’avenir.

Wölk : Grâce à sa taille compacte et à ses mesures exactes, il y a certainement des cas d’application pour certaines branches et certains domaines.
Staacke : Oui, nous parlons avec des clients de nombreux secteurs différents et nous voyons qu’il y a beaucoup d’intérêt. Un autre grand champ d’application auquel on ne pense peut-être pas immédiatement est le contrôle non destructif des matériaux. Notre très petit capteur nous permet d’accéder à de nombreux endroits étroits et de détecter de petits défauts. Un autre champ d’application important est le positionnement. Il s’agit ici de contrôler précisément une position ou d’ajuster une distance. Chaque fois que je parle à de nouveaux clients potentiels, de nouveaux domaines d’application s’ouvrent.

Wölk : Vos interlocuteurs dans les entreprises sont-ils ouverts à la technologie des capteurs quantiques ou avez-vous encore beaucoup de travail de persuasion à faire ?
Staacke : C’est variable. Certaines entreprises sont encore très impressionnées par le fait que l’on puisse mesurer des champs magnétiques de manière purement optique. D’autres – en particulier les entreprises disposant de grands départements de développement – s’y connaissent déjà bien et voient un grand potentiel d’application. La plupart du temps, elles ont déjà entendu parler de nous et nous contactent avec des idées concrètes.

Wölk : Les cartes sont-elles bonnes pour vous ici en Allemagne ?
Staacke : Je pense que oui, même si les entreprises allemandes sont souvent sceptiques au début en matière d’innovation. Mais comme nous parlons déjà avec tant d’entreprises intéressées, j’ai bon espoir. De plus, ce thème est également encouragé par le gouvernement fédéral et soutenu par des fonds de recherche. Je pense que tout le monde est conscient qu’il s’agit d’un grand thème d’avenir.

Wölk : Et en regardant vers votre propre avenir : Quels sont vos prochains objectifs avec Quantum Technologies ?
Staacke : Bien sûr, nous continuons à travailler sur notre capteur de champ magnétique. Pour notre deuxième développement, que nous faisons actuellement avancer, nous nous éloignons plutôt des petites choses pour aller vers les grandes. Nous développons une caméra de champ magnétique qui couvre une plus grande zone, avec une bonne résolution bien sûr.

Wölk : Ah, on se dirige alors vers le contrôle-qualité ?
Staacke : Exactement, contrôle en ligne, contrôle-qualité, contrôle non destructif des matériaux. Le principe est similaire à notre capteur actuel. Seulement, au lieu d’avoir un peu de matériau diamanté sur la pointe de la fibre, nous recouvrons une plus grande surface – à peu près de la taille d’une carte de visite – avec le matériau diamanté et nous le regardons avec une caméra. Nous obtenons ainsi des millions de points de mesure avec une caméra normale et pouvons en même temps mesurer le champ magnétique sur toute la surface.

Wölk : J’aime la façon dont vous pouvez combiner la technologie quantique avec une technologie déjà éprouvée – comme pour le capteur quantique avec la fibre.
Staacke : Oui, tout reste purement optique. En fait, nous avons pris notre idée actuelle et l’avons approfondie.

Wölk : Et avez-vous aussi des idées qui vont au-delà de la technologie des capteurs à moyen ou long terme ? Par exemple en direction de l’informatique quantique ou de la communication ?
Staacke : A long terme, nous nous éloignerons peut-être de la technologie des capteurs, oui. Mais à court terme, nous avons encore tellement d’idées que nous ne pouvons pas encore mettre en œuvre avec la technique actuelle que nous sommes déjà bien occupés dans le domaine des capteurs.

Et pour terminer…

Wölk : Nous en arrivons à notre dernière série de questions : ici, vous pouvez répondre librement.
Staacke : Très bien !

Wölk : Comment expliqueriez-vous votre travail à ma grand-mère ?
Staacke : Oui… pas si simple. Nous mesurons les aimants en éclairant les diamants en vert et en regardant ce qui revient en rouge.

Wölk : Quelle est, selon vous, l’invention technique la plus importante qui ait été faite au cours de votre vie ?
Staacke : Je ne suis pas encore très vieux. Je dirais la miniaturisation technique générale depuis les années 90. Il s’est passé tellement de choses. Quand j’étais enfant, j’avais une tour plus haute qu’une table – elle avait 32 Mo de RAM. Maintenant, on a un ordinateur entier dans la main sous forme de smartphone.

Wölk : Votre jouet technique préféré quand vous étiez enfant ?
Staacke : C’était définitivement LEGO – j’adorais surtout le train LEGO ! J’avais un train électrique dont on pouvait augmenter la tension. Avec cela, je posais des aiguillages et des rails sous la table de salon et je conduisais ensuite une locomotive. Mais j’adorais aussi les boîtes de vitesses des voitures LEGO. L’essentiel, c’est LEGO !

Wölk : Vous avez aussi essayé LEGO Mindstorms plus tard ?
Staacke : Oui, plus tard. Là, j’ai construit une pièce avec des capteurs tactiles qui pouvait se déplacer dans le quartier.

Wölk : En regardant dans le passé, quelle technique rétro (il peut s’agir d’une technologie, d’un programme ou d’un appareil) restera à jamais dans votre cœur ?
Staacke : La technique des caméras – surtout les caméras analogiques. J’ai une vieille caméra-boîte datant des années 30. Elle se compose d’une petite lentille et d’un rouleau de film fixé à l’arrière. Je l’utilise encore parfois aujourd’hui et cela fonctionne. Je trouve cela totalement fascinant.

Wölk : Et en se tournant vers l’avenir, quel est le gadget technique ou la technologie innovante qui vous enthousiasme le plus en ce moment ?
Staacke : Le matériel d’intelligence artificielle. Je suis également un joueur passionné et je trouve la technologie des cartes graphiques IA très fascinante.

Wölk : Qu’est-ce qui devrait enfin être inventé pour vous faciliter la vie ?
Staacke : Une IA encore meilleure, pour que je ne doive plus formuler moi-même les textes. Cela fonctionne déjà très bien avec ChatGPT, mais ce n’est pas quelque chose que j’aime faire.

Wölk : Et pour finir, une question tout à fait analogue : qu’est-ce que vous préférez faire quand vous ne vous occupez pas de technique ?
Staacke : Aller manger chic – un menu prestigieux à sept service accompagé d’un bon vin.

Merci beaucoup à Monsieur Robert Staacke pour cette intéressante interview !

Images : Quantum Technologies