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  • Record de précision pour la mesure de différence de rythme entre deux horloges atomiques distantes de 700 km

    Posté le 9 août 2016

    Des physiciens français du laboratoire Systèmes de référence temps-espace (CNRS/Observatoire de Paris/UPMC, associés au LNE) et du Laboratoire de physique des lasers (CNRS/Université Paris 13), et allemands du Physikalisch-Technische Bundesanstalt viennent pour la première fois de mesurer la différence de rythme de deux horloges atomiques ultra-précises situées l’une à Paris et l’autre à Braunschweig, distantes de plus de 700 kilomètres, grâce à une liaison par fibre optique.

    Horloges_atomiques-Paris-Braunschweig
    Chemin de la liaison optique de 1415 km entre le Syrte en France et le PTB en Allemagne. Les points rouges, violets et bleus marquent les lieux où les équipements scientifiques conçus par les chercheurs franco-allemands ont été installés (Copyright : LNE-Syrte/ Meynadier / Le Targat / Pottie)

    Cette comparaison est 20 fois plus précise que les comparaisons actuelles d’horloges qui reposent sur le système GPS, et la mesure est 10 000 fois plus rapide à résolution égale.
    Ces horloges sont également 100 fois plus précises que les horloges à césium qui servent actuellement à définir la seconde du Système international d’unités.

    La différence relative de fréquence observée, de deux millionièmes de milliardième, est la signature d’un effet de relativité générale (plus l’on se situe proche d’une source d’attraction gravitationnelle, plus le temps ralentit) qui affecte les horloges situées à des altitudes différentes, ici 20 mètres d’écart.

    Dans les années à venir, la précision de ces nouvelles horloges quantiques devrait excéder 10-18, soit le milliardième de milliardième. A ce niveau de précision, la mesure du rythme de ces horloges conduira à une sensibilité en altitude meilleure que le centimètre, ce qui excède les méthodes actuelles les plus performantes de géodésie, et ouvre le champ de la géodésie chronométrique. Ces horloges quantiques deviennent ainsi des senseurs gravitationnels ultrasensibles.

    Les équipements installés sur la partie française de la liaison fibrée et développés par les laboratoires LNE-Syrte et LPL, avec un soutien crucial de l’équipe et du réseau Renater, font l’objet d’un transfert de savoir-faire en direction de trois PME françaises – Muquans (qui assure la coordination), Syrlinks et Kéopsys – dans le cadre de l’Equipex Refimeve+. Ces développements constituent l’un des piliers du projet de flagship européen « Quantum Technologies ».

    Ces travaux sont publiés le 9 août 2016 dans la revue Nature Communications, DOI 10.1038/NCOMMS12443

    Source : CNRS

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