Selon une étude publiée cette semaine par Nature .

L'amélioration de la précision des comparaisons de fréquences entre plusieurs horloges atomiques offre la possibilité de libérer notre compréhension de toutes sortes de phénomènes naturels. Il est essentiel, par exemple, pour mesurer la variation spatio-temporelle des constantes fondamentales, pour la géodésie où la fréquence des horloges atomiques est utilisée pour mesurer les hauteurs de deux endroits, et même dans la recherche de matière noire.

Limite fondamentale de précision

L'intrication - un phénomène quantique dans lequel deux particules ou plus sont liées entre elles de sorte qu'elles ne peuvent plus être décrites indépendamment, même à de grandes distances - est la clé pour atteindre la limite fondamentale de précision déterminée par la théorie quantique. Alors que des expériences précédentes ont démontré que l'intrication entre les horloges d'un même système peut être utilisée pour améliorer la qualité des mesures, c'est la première fois que des chercheurs parviennent à ce résultat entre des horloges de deux systèmes distincts intriqués à distance. Ce développement ouvre la voie à des applications comme celles mentionnées ci-dessus, où il est essentiel de comparer les fréquences des atomes à des endroits distincts avec la plus grande précision possible.

Bethan Nichol, l'un des auteurs de l'article publié dans Nature , a déclaré :"Grâce à des années de travail acharné de toute l'équipe d'Oxford, notre appareil de réseau peut produire des paires d'ions intriqués avec une haute fidélité et un débit élevé en appuyant sur un bouton. Sans cette capacité, cette démonstration n'aurait pas été possible. "

Réseau quantique de pointe

L'équipe d'Oxford a utilisé un réseau quantique de pointe pour obtenir ses résultats. Développé par le Quantum Computing and Simulation (QCS) Hub du Royaume-Uni, un consortium de 17 universités dirigé par l'Université d'Oxford, ce réseau a été conçu pour l'informatique quantique et pour la communication plutôt que pour la métrologie quantique améliorée, mais les travaux des chercheurs démontrent la polyvalence de tels systèmes. Les deux horloges utilisées pour l'expérience n'étaient distantes que de 2 mètres, mais en principe, ces réseaux peuvent être étendus pour couvrir des distances beaucoup plus grandes.

"Bien que notre résultat soit une preuve de principe et que la précision absolue que nous obtenons soit inférieure de quelques ordres de grandeur à l'état de l'art, nous espérons que les techniques présentées ici pourront un jour améliorer les systèmes de pointe, " explique le Dr Raghavendra Srinivas, un autre des auteurs de l'article. "À un moment donné, l'intrication sera nécessaire car elle ouvre la voie à la précision ultime permise par la théorie quantique."

Le professeur David Lucas, dont l'équipe à Oxford était responsable de l'expérience, a déclaré :« Notre expérience montre l'importance des réseaux quantiques pour la métrologie, avec des applications à la physique fondamentale, ainsi qu'aux domaines plus connus de la cryptographie quantique et de l'informatique quantique. ." + Explorer plus loin

L'intrication de deux systèmes de mémoire quantique à 12,5 km l'un de l'autre