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Jean-Marc Routoure, Université de Caen Normandie

Il y a quelques mois, une rumeur s’est emparée des réseaux sociaux: le vaccin contre la Covid-19 contiendrait des puces électroniques 5G permettant de pister les personnes vaccinées pour récupérer des données privées. Alors est-ce possible ou pas?

Il est ironique de constater que cette rumeur est apparue presque 56 ans jour pour jour après que Gordon Moore, l’un des fondateurs d’Intel, ait énoncé une loi empirique indiquant un doublement du nombre de transistors sur une puce électronique tous les 2 ans environ. Cette loi est encore vérifiée aujourd’hui avec les composants électroniques élémentaires – les transistors – qui atteignent aujourd’hui des tailles nanométriques.

Les premiers composants électroniques ont été réalisés avec des ampoules sous vide contenant des filaments et des grilles appelées triode. Par chauffage et effet électrostatique, de faibles signaux électriques pouvaient être amplifiés. C’est ce qui a permis les premières transmissions sans fils de signaux en morse au début du XX^e siècle. Encombrants, fragiles, coûteux et fonctionnant avec des tensions élevées, ils seront remplacés par des technologies dites à l’état solide avec des cristaux de matériau semi-conducteur solid state que l’on trouve aujourd’hui dans les disques à l’état solide des ordinateurs, les solid state disks (SSD).

Le composant à semi-conducteur réalisant la fonction d’amplification a été mis au point dans les années 50 et le nom commercial a été choisi par les laboratoires Bell à l’origine de cette invention: le transistor. Le premier circuit intégré, c’est-à-dire, la possibilité de réaliser directement dans le cristal semi-conducteur plusieurs transistors connectés entre eux a été réalisée à la fin des années 1960.

De façon industrielle, les circuits carrés sont réalisés les uns à côté des autres pour faciliter leur découpage avant mise en boîtier. En 2021, IBM vient d’annoncer une réalisation de transistor avec une zone active de 2 nanomètres (soit une vingtaine d’atomes placés les uns à côté des autres…).

Problème de géométrie

Alors, combien de transistors pourrait-on graver sur un morceau de circuit intégré carré qui passerait par le trou de la seringue utilisé pour le vaccin? Le circuit est carré, l’aiguille est circulaire de diamètre interne 0,6 mm: on commence par de l’électronique et voilà un problème de géométrie qui donnerait bien du fil à retordre à un collégien.

Le côté du carré qui peut entrer dans un cercle, est dans la cas le plus défavorable, de 0,6 mm de diamètre est de 0,424 mm. Cela permet de réaliser 1,8 milliards  de transistors (pour un transistor de surface 10 nm x 10 nm); autant que dans les puces qui équipent les précédents processeurs des téléphones d’une marque pommée bien connue.

C’est donc possible de mettre dans une seringue d’injection d’un vaccin une puce électronique étanche possédant les capacités de calculs similaires à celles des téléphones portables actuels. Encore faut-il qu’elle communique avec l’extérieur et qu’elle soit alimentée électriquement.

Tout cela ne tient qu’à un fil

Ce n’est pas qu’un problème de taille, car la puce injectée doit communiquer sans fils avec l’extérieur du corps humain. Des antennes doivent donc être réalisées sur la puce pour la communication sans fil.

Cette fois, ce sont les équations de Maxwell qu’il va falloir utiliser pour dimensionner la taille des antennes. James Clerk Maxwell est un physicien et mathématicien écossais du XIX^e siècle. On lui doit notamment la démonstration que les champs électromagnétiques utilisés dans les transmissions sans fils de nos smartphones se propagent dans l’espace sous la forme d’une onde à la vitesse de la lumière.

D’après les équations de Maxwell, la taille idéale d’une antenne doit être égale au rapport entre la vitesse de la lumière et la fréquence des ondes électromagnétiques (la longueur d’onde). Des sous-multiples de cette taille idéale (½, ¼, 1/8…) peuvent également être utilisés pour limiter l’encombrement au détriment de la détection. La 5G actuelle utilise des bandes de fréquence autour de 3,5 GHz. En choisissant un sous-multiple de ¼ pour limiter la taille de l’antenne, une antenne de 2,1 cm doit donc être réalisée pour permettre à la puce électronique de communiquer sans fils avec l’extérieur du corps humain.

RFID sous forme d’autocollant avec code-barres sur la face opposée, puce de sécurité pour un DVD. © Maschinenjunge/Wikimedia, CC BY

Avec une telle dimension, toute la surface de la puce n’est pas suffisante pour réaliser l’antenne même sous forme d’un serpentin. C’est d’ailleurs quelque chose que nous connaissons tous à condition de pratiquer une activité sportive et donc d’aller dans une enseigne de sport bien connue: chaque article acheté possède une puce RFID. La seule partie vraiment visible de la puce, c’est l’antenne en forme de serpentin.

La puce à l’oreille

Les chiens et les chats sont des précurseurs en la matière, car le tatouage a été remplacé par une implantation d’une puce en sous-cutanée. Le dispositif fait une petite dizaine de millimètres pour simplement contenir un numéro unique qui pourra être lu sans contact. La lecture de ce numéro se fait en approchant le système de lecture près de l’oreille de l’animal.

Et c’est le cas de toutes les technologies de transmission de données sans fils: la distance entre la puce implantée et le lecteur est faible souvent limité à quelques centimètres. D’abord, il s’agit de sécuriser les données pour justement éviter de pouvoir détecter à distance les données échangées; ensuite, parce que la puissance émise par une antenne décroît rapidement avec la distance. Pour augmenter la distance de transmission, il faut augmenter la puissance émise et donc augmenter le volume de la batterie.

Comment quantifier simplement pour pouvoir répondre à notre question initiale? Entre des unités compliquées, des équations mathématiques complexes et des résultats très dépendants des conditions expérimentales, la question parait simple et la réponse scientifique ne l’est pas. Pour tenter néanmoins de donner un élément de réponse sur le dimensionnement d’une batterie, on peut s’intéresser à celle des téléphones portables: la portée d’un téléphone est de 1 km pour un volume de batterie d’environ 10 cm³. En supposant que la moitié du volume de la puce injectée avec le vaccin soit occupée par la batterie, la portée de la puce serait de 0,1 cm. Compte tenu de la taille de la batterie, la puce devra donc être en contact avec le système de lecture pour pouvoir échanger des informations.

Alors possible ou pas de mettre une puce dans un vaccin?

Le processeur d’une puce 5G peut être injecté par le trou de l’aiguille servant à injecter le vaccin. La portée sera faible et nécessitera un système de lecture en contact avec la peau.

Par contre, l’antenne pour les échanges d’informations est impossible à réaliser aujourd’hui.

Les fréquences utilisées dans les transmissions sans fils de la téléphonie ont été augmentées par 10 en une vingtaine d’années. En extrapolant cette loi, il faudra donc attendre 60 années pour que la fréquence des transmissions sans fils permette la réalisation d’antennes suffisamment petites pour pouvoir injecter une puce dans un vaccin. D’ici là, nous aurons tous été vaccinés contre la Covid-19.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.