L’Imperial College London a fait quelque chose de délicat.
Ils ont prouvé qu’il était possible d’annuler le bruit dans une expérience quantique sans annuler également le signal. C’est important. Parce que si vous voulez entendre les cris de l’univers primitif sous forme d’ondes gravitationnelles ou ressentir les contractions de la matière noire, vous devez d’abord exclure tout le reste.
“Nous savons depuis longtemps… que les capteurs quantiques peuvent nous aider à comprendre… ce n’est que récemment… qu’il est devenu possible de les construire…”
— Dr Charles Baynham
Le problème du bruit
L’univers est bruyant. Ou plutôt le laser est bruyant.
Pour trouver de nouvelles sources d’ondes gravitationnelles, les physiciens utilisent des interféromètres atomiques. Ces instruments divisent les nuages d’atomes avec des lasers et observent leur mouvement. Minuscule. Précis. Beau. Mais les lasers introduisent du bruit de phase. Énorme bruit de phase. Il étouffe le signal avant même qu’il puisse démarrer.
Si le bruit est plus important que la réponse, vous n’obtiendrez pas de réponse. Juste statique.
Les scientifiques avaient une solution depuis des années. Une méthode différentielle. Exécutez deux interféromètres côte à côte. Comparez-les. Le bruit qui frappe les deux s’annule. Le signal étrange de la matière noire persiste.
L’idée est bonne. Le problème est l’exécution. Jusqu’en juin 2026, ce n’était qu’une idée. Personne n’avait montré que cela fonctionnait lorsque les conditions étaient difficiles. Conditions réelles. Pas une simulation impeccable.
Tester la théorie
L’équipe impériale a donc construit un prototype.
Dans leur laboratoire ultra-froid, ils ont utilisé deux nuages de strontium 87. Emplacements séparés. Une horloge laser mesurant les deux. Ils ne se sont pas contentés de le tester, ils l’ont souligné.
Ils ont ajouté du bruit. Un bruit de phase artificiel délibéré qui dépasse de loin ce que produisent les vrais lasers. Ils voulaient le casser. Et c’est ce qui s’est produit. Individuellement, chaque interféromètre semblait inutile. Aléatoire. Les modèles d’interférence avaient disparu.
Puis ils les ont comparés.
Le signal est revenu. Ce n’était pas seulement détectable, il atteignait la limite quantique. Le bruit de fond fondamental fixé par la physique elle-même. Le bruit du laser a disparu.
Ensuite, ils ont injecté un faux signal oscillant. Comme une onde gravitationnelle qui passe. Cela ressortait toujours clairement. Même si aucune des deux machines ne pouvait le voir seule. Ensemble, ils le pourraient.
Cela ne semble-t-il pas étrange que la vérité se cache dans l’espace entre deux erreurs ?
Construire les géants
Il s’agit d’une expérience sur table. Mais cela pointe vers une science de gratte-ciel.
Le travail provient d’AION, l’Observatoire et Netwrok de l’interféromètre atomique. Un effort dirigé par le Royaume-Uni qui se connecte aux partenaires internationaux. Ils étudient MAGIS au Fermilab aux États-Unis. Et peut-être même le CERN.
Il existe une proposition appelée AICE. Interférométrie atomique au CERN. Il utiliserait ces techniques sur des distances kilométriques. S’ils le construisent, le CERN ouvre une nouvelle fenêtre. Pas seulement sur les collisions de particules, mais aussi sur la structure quantique de l’espace-temps.
“Réutiliser les horloges atomiques et les interféromètres atomiques… pour ouvrir de toutes nouvelles fenêtres…”
— Dr Richard Hobson
Le professeur Oliver Buchmuller considère qu’il s’agit d’une étape importante. Peut-être un euphémisme. C’est le feu vert pour les installations quantiques à grande échelle. Le genre qui s’attaque à la matière noire. Le genre qui examine les bandes de fréquences actuellement invisibles pour nous.
Les capteurs existent. La méthode fonctionne.
Il faut maintenant qu’ils s’agrandissent. Et quand ils le feront, nous pourrions enfin entendre la respiration de l’univers.
Publié : Nature, 17 juin 2326
Collaboration : AION
Contributeurs clés : C. F. A. Baynham R. Hobson O. Buchmueller et al.
Financement : Programme QTFP de la Royal Society UKRI (STFC/EPSRC)
