Dans un article publié dans Nature Communications*, le groupe GPPMM (Institut de recherche XLIM, UMR du CNRS et de l'Université de Limoges, France) en collaboration avec l'équipe du professeur Katori de l'Université de Tokyo a réussi à franchir une étape importante vers la réalisation d'une horloge optique très compacte. Les horloges optiques font actuellement l’objet de travaux de recherche très intenses car leur précision surpasse nettement celle des horloges atomiques micro-ondes. Il est prévu que dans un avenir proche, le temps que la technologie devienne suffisamment mature, la définition de l’échelle des temps (i.e. la seconde) soit définie par le signal d'une horloge optique.

Dans ce cadre, les chercheurs de l'Université de Tokyo et le CNRS / Université de Limoges ont confiné une chaîne d'atomes de strontium ultra-froids à l'intérieur d'un cœur creux micrométrique d'une fibre optique spéciale appelée « Kagome hollow-core photonic crystal fibre (HC-PCF) ». Plus remarquablement, le confinement des atomes a été réalisé sans que l’état quantique de ceux-ci ne soit perturbé par la paroi toute proche du cœur creux de la fibre. Ce résultat prouve, pour la première fois, que la conception d’horloge optique compacte est devenue un objectif réaliste. Professeur Benabid (responsable du groupe GPPMM) a dit: "La portée de ce résultat est triple. Tout d'abord, nous avons prouvé que nous pouvons micro-confiner des atomes ultra-froids sans qu’ils collisionnent ni avec la paroi du cœur de la fibre, ni entre eux-mêmes. Deuxièmement, la configuration fibrée nous donne la possibilité d’assembler "en file indienne" autant d'atomes froids que possible. Ceci nous permet d’augmenter le rapport signal-à-bruit sans compromettre la précision, ce qui sous-entend un saut technologique colossal dans la performance de ces horloges. Enfin, la réussite de cette démonstration basée sur une architecture fibrée ouvre une voie prometteuse pour la réalisation d’horloges optiques hautement compactes. "

*S. Okaba et al. Nature Communications 5, 4096 (2014), http://www.nature.com/ncomms/2014/140617/ncomms5096/abs/ncomms5096.html