Un nouveau record pour la comparaison de lasers ultrastables distants via un réseau de fibres optiques

Un consortium international vient d’établir un nouveau record pour la comparaison de lasers ultra-stables distants de 750 kilomètres. La comparaison optique est effectuée par une fibre optique d'une longueur record de 2 220 kilomètres et de deux interconnexions au sein du réseau français de fibres optiques REFIMEVE, une nouvelle infrastructure nationale de recherche en France. Même en utilisant des étalons de fréquence optique à l’état de l’art, le consortium a pu démontrer que la précision de ses mesures est préservée lorsqu'elles sont transmises par une fibre optique stabilisée.

La comparaison des oscillateurs ultra-stables est importante car ils sont au cœur de la génération de l'échelle de temps optique. Les lasers ultra-stables, comme ceux utilisés dans cette étude, oscillent avec des écarts de fréquence fractionnaires résiduels inférieurs à 6 parties sur 100 000 000 000 000. De telles petites déviations relatives sont équivalentes à une oscillation de la distance entre la Terre et le Soleil de moins de la largeur d'un cheveu. La fréquence des lasers peut alors être calibrée par n'importe quelle horloge optique ou fontaine atomique faisant partie de ce réseau. L'extrême précision du réseau d'horloges atomiques optiques permettra de nouvelles applications, telles que la géodésie chronométrique, où le changement de fréquence d'une horloge est lié à une mesure de la différence de potentiel de gravité, et de nombreuses autres applications, notamment la spectroscopie ultra-précise, l'astronomie, la communication à très haut débit, la synchronisation et la localisation.

La possibilité de transférer une telle précision sur de grandes distances permet une utilisation plus large et plus efficace des infrastructures de recherche existantes, qui ne sont autrement disponibles que dans quelques laboratoires nationaux. Cet article discute de la manière avec laquelle cette précision de la mesure peut être mise à la disposition d'une communauté large d'utilisateurs intéressés, de la recherche à l'industrie.