Équipe

Mesures de précision avec des molécules

Activité scientifique

Les activités de l’équipe Mesures de précision avec des molécules sont à l’avant-garde de la métrologie des fréquences et de la recherche sur les molécules froides. Elle explore les perspectives offertes par les molécules et leurs nombreux degrés de liberté pour les mesures de précision et les tests de physique fondamentale, pour explorer les limites du modèle standard, pour le développement de standards de fréquence de nouvelle génération, ou pour la réalisation de qubits et de futurs simulateurs ou capteurs quantiques. Les expériences envisagées requièrent un niveau de contrôle avancé – adressage et détection de haute sensibilité d’états rovibrationnels individuels, temps de cohérence importants, refroidissement des degrés de liberté internes et externes… – et nécessitent des mesures très précises de fréquences de résonances moléculaires, notamment dans l’infrarouge.

L’équipe concentre actuellement ses efforts sur le développement de dispositifs de très haute précision pour la métrologie des fréquences, les technologies quantiques et les tests de physique fondamentale reposant sur la production d’échantillon gazeux de molécules refroidies à ~1 K, l’utilisation de lasers ultra-stables calibrés sur les standards de fréquence primaires de l’institut de métrologie français, et l’ingénierie quantique des états internes moléculaires rovibrationnels à l’aide de champ RF, microondes et optiques de qualité métrologique.

Dispositif optique de spectroscopie moléculaire. Le faisceau rouge sert à l’alignement des miroirs et de la cellule contenant le gaz moléculaire. Un laser à cascade quantique à 10 microns sonde des transitions d’absorption de molécules contenues dans une cellule de pression contrôlée. Ce laser est stabilisé sur un peigne de fréquences, lui-même stabilisé sur une référence de fréquence optique transmise par une fibre optique de 43 km du LPL (Laboratoire de Physique des Lasers) à Villetaneuse, au SYRTE (Système de Référence Espace-Temps) à Paris, et raccordée aux horloges atomiques du SYRTE. UMR7538 Laboratoire de physique des lasers 20180037_0036

Figure : Dispositif optique dédié à l’extension des techniques de spectroscopie sous-Doppler de la métrologie des fréquences à des systèmes moléculaires de complexité croissante pour la réalisation de standards de fréquence et de capteurs quantiques de nouvelle génération
(© Cyril FRESILLON / LPL / FIRST-TF / CNRS Photothèque, 2018).