Gradiométrie atomique de haute sensibilité pour de nouvelles mesures de précision – AGAPES

Récemment, l’interférométrie atomique a permis de nombreuses avancées dans des domaines allant de la physique fondamentale jusqu’à la réalisation nouvelle classe de capteurs aux performances inégalées. Dans ce type d’expérience, la sensibilité des mesures est reliée à la séparation des ondes de matière à l’intérieur de l’interféromètre, paramètre limité par l’utilisation d’un transfert de seulement 2 photons entre le champ électromagnétique d’interrogation et les atomes. Afin de repousser cette limite, des techniques avancées d’interrogation, dites de « LMT », ont récemment été démontrées afin de multiplier le nombre de photons échangés par un facteur allant jusqu’à mille. Malgré ces avancées importantes, la plupart des expériences actuelles réalisant des mesures de précisions par interférométrie atomique sont encore basées sur l’utilisation de transitions à deux photons.

Grâce à une forte synergie Franco-Allemande, AGAPES s’appuiera sur le potentiel des techniques de « LMT » pour repousser les limites en sensibilité actuelles et permettre à l’interférométrie atomique d’accéder à une nouvelle classe de mesures de précision. Parmi une grande variété de géométries, AGAPES se concentrera sur la configuration gradiométrique et développera des schémas d’interrogation novateurs basés sur l’utilisation de résonateurs optiques. Ce choix des techniques à la fois les plus réalistes et les plus prometteuses permettra à AGAPES une implémentation rapide et efficace des techniques de « LMT ». Pour remplir ces objectifs ambitieux, AGAPES développera une nouvelle métrologie afin de modéliser et contrôler les différentes sources de bruits et effets systématiques propres à ce nouveau type d’interféromètre.

Grâce à ces développements, AGAPES démontrera de nouvelles applications en physique fondamentale : en particulier, les techniques d’interrogation en cavité fourniront de nouveaux schémas de détection des ondes gravitationnelles à basse fréquence. Les interféromètres «LMT» de AGAPES permettront également l’étude de différentes théories reliées à la matière noire et à la neutralité de l’atome. AGAPES fournira de nouveaux outils permettant de construire des capteurs quantiques avancés pour des applications aux géosciences, à la géodésie et aux technologies spatiales : un des principaux livrables du projet consiste en un environnement complet de simulation numérique pour la gradiométrie «LMT». Cet outil sera réalisé d’une manière modulaire pour permettre son utilisation et amélioration par une large communauté d’utilisateurs allant du monde académique jusqu’au secteur privé.

AGAPES bénéficiera de l’expertise théorique et expérimentale reconnue de ses partenaires en interférométrie atomique et en métrologie quantique. Le programme de travail pourra s’appuyer sur la forte complémentarité des dispositifs expérimentaux et expertises des différentes équipes, permettant l’étude la plus large possible des paramètres expérimentaux et aspects théoriques clés pour une implémentation efficace des techniques de LMT.

AGAPES permettra l’émergence d’une nouvelle équipe internationale d’excellence centrée sur l’interférométrie atomique de précision. Ce partenariat établira non seulement une nouvelle classe de senseurs, mais contribuera aussi fortement aux programmes de recherche existant en France et en Allemagne.