– Qualitime

Échanger des impulsions lumineuses pour réaliser un positionnement ultra-précis dans l?espace temps est un des enjeux les plus important de la physique. D?un point de vue fondamental, c?est la technique utilisée pour synchroniser deux horloges distantes qui est au coeur du concept d?espace temps d?Einstein. D?un point de vue plus appliqué, cela permet de distribuer une référence de temps à travers le monde et de connaître précisément la position relative de satellites dans l?espace, objectifs qui requièrent de plus en plus de précision et pour lesquels la limite imposée par la nature quantique de la lumière est toute proche. Ainsi il est nécessaire, pour assurer l?évolution continue de ce champ de recherche, que les limites quantiques correspondantes soient mises en évidence à la fois théoriquement et expérimentalement et que des méthodes pour aller au-delà soient proposées. L?objectif premier de ce projet est donc d?identifier la limite ultime au transfert de temps imposée par les incontournables fluctuations quantiques du lien optique, à la fois théoriquement et expérimentalement. Ce travail se fera grâce à une synthèse de concepts provenant de la théorie de l?information, des peignes de fréquences, de l?optique quantique multimode et de l?interférométrie résolue en temps. Afin d?atteindre cet objectif, le projet est organisé autour d?une expérience centrale et réuni trois groupes de recherche : l?un spécialisé dans l?optique quantique et l?extraction d?information à et au-delà de la limite quantique standard, un autre spécialisé dans la spectroscopie cohérente en régime femtoseconde au moyen d?interférométrie et de mise en forme d?impulsions, et enfin un groupe théorique spécialisé dans l?étude des limites quantiques des instruments de mesure. Les compétences complémentaires de ces trois groupes, chacun reconnu internationalement dans son domaine de recherche, constituent une opportunité unique d?atteindre l?objectif proposé et permettraient de donner à la France une avance notable dans un domaine encore peu étudié mais pourtant crucial. En pratique, nous prévoyons de : - réaliser une expérience modèle dans le but d?atteindre la limite quantique dans le transfert de temps et le positionnement temporel (timing) ; - étudier une configuration optimale permettant d?extraire l?information contenue dans le lien optique et la mettre en oeuvre expérimentalement ; - étudier la possibilité d?aller au delà de la limite quantique standard, à la fois théoriquement et expérimentalement, à l?aide de ressources quantiques ; - rendre compte des possibles applications pour des expériences de physiques fondamentales.