Quand il s’agit de paramètres physiques, la précision est souvent le nerf de la guerre. La mesure du temps, par exemple, est loin d’être aisée. Une seconde à Paris doit avoir la même durée qu’une seconde à New York et à Tokyo, sous peine de perturber les télécommunications, les transports ou les transactions boursières. Quand les physiciens ont développé l’horloge atomique au cours du XXe siècle, la synchronisation du temps s’en est trouvée améliorée, révélant au passage l’apport des propriétés quantiques en la matière.
Mesure du temps, détection des séismes, applications militaires… Les domaines ayant recours aux capteurs quantiques, qui exploitent ces propriétés, sont aujourd’hui nombreux. Mais le monde de l’infiniment petit a aussi ses limites.
L’une d’entre elles est la limite quantique standard. « Dans les horloges atomiques, on essaie de pousser au maximum la précision de la mesure du temps, mais on est confrontés aux fluctuations quantiques des atomes qui constituent l’horloge, ce qui limite la détection », explique Sylvain Nascimbène, professeur à l’Ecole normale supérieure à Paris et chercheur au laboratoire Kastler-Brossel. Cette limite est inhérente à tout système quantique, la dépasser constitue un défi de taille pour les chercheurs.
Les résultats d’une étude parue dans Science le 22 janvier franchissent un pas important dans cette direction. « Dans un précédent travail théorique, nous avions proposé d’utiliser un agencement en réseau de capteurs quantiques pour augmenter la précision des mesures. Il restait à le démontrer expérimentalement », détaille Alice Sinatra, professeur à Sorbonne Université, chercheuse au laboratoire Kastler-Brossel et coordinatrice d’une des deux équipes signataires de l’article.
En utilisant une nouvelle configuration de capteurs, les physiciens ont montré qu’il était à la fois possible de dépasser la limite quantique standard et d’effectuer plusieurs mesures en même temps. « La portée de ces travaux réside dans leur mise en place expérimentale et dans les performances tout à fait remarquables obtenues par ces capteurs », précise Baptiste Allard, maître de conférences à l’université de Toulouse et chercheur au laboratoire Collisions, agrégats, réactivité.
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