Un accéléromètre quantique 3D permettrait aux navires de naviguer sans GPS
Un dispositif quantique capable de déterminer sa position en trois dimensions, est plus précis que les versions non quantiques. Les navires pourraient l’utiliser pour se diriger même si le GPS ne fonctionne plus.
Un accéléromètre quantique
Un accéléromètre est un petit dispositif que l’on trouve dans tous les appareils, des téléphones aux drones, et qui permet de suivre la position d’un objet. Les accéléromètres fonctionnent en détectant les changements de mouvement et donc de position.
On sait depuis des décennies que les effets quantiques pourraient être utilisés pour fabriquer des accéléromètres plus précis, mais la plupart des accéléromètres quantiques construits jusqu’à présent, ne peuvent mesurer que dans une seule dimension, le long d’une ligne droite.
Philippe Bouyer, du Centre national français de la recherche scientifique, et ses collègues ont maintenant construit un accéléromètre quantique capable de mesurer dans trois dimensions.
Un accéléromètre qui peut faire des mesures dans les trois dimensions
Son enveloppe extérieure est une boîte métallique de 40 centimètres de long. À l’intérieur, il y a trois lasers et une boîte en verre plus petite remplie d’atomes de rubidium maintenus à une petite fraction au-dessus du zéro absolu. Cette température froide introduit des effets quantiques, faisant que les atomes se comportent comme des ondes de matière.
Pour mesurer les changements de mouvement, les trois lasers – qui sont orientés dans la longueur, la largeur et la hauteur de la boîte – illuminent les atomes. Cela les force à entrer en collision, provoquant des ondulations dont la nature dépend des mouvements de l’appareil. En analysant les motifs des ondulations, ce dispositif peut calculer l’accélération dans les trois directions du laser. Les atomes peuvent être contrôlés avec une extrême précision, ce qui rend l’ensemble du dispositif très précis, explique M. Bouyer.
Un test qui montre qu’il est très précis
Pour le tester, les chercheurs ont monté leur accéléromètre sur une table qui tremble et tourne. Ils ont constaté que si les mesures d’accélération étaient utilisées pour calculer la position du dispositif dans l’espace, après quelques heures, elles seraient inexactes d’environ 20 mètres. Dans le même temps, une version standard non quantique se serait trompée d’un kilomètre.
« Mesurer en trois dimensions est une grande affaire, une étape d’ingénierie nécessaire et excellente vers toute utilisation pratique des accéléromètres quantiques », déclare John Close de l’Université nationale australienne à Canberra.
Un navire pourrait garder un cap très précis
Les grands véhicules qui absorbent beaucoup de vibrations, comme les navires, pourraient être un bon choix pour cette nouvelle technologie, ajoute-t-il. Équipé d’un accéléromètre quantique, un navire pourrait garder un cap très précis en cas de dysfonctionnement du signal GPS, ou de brouillage par des pirates informatiques, sans que son équipage ait besoin de recourir à des cartes en papier.
Tous les objets proches de la surface de la Terre subissent une accélération due à la gravité de la planète, et ce nouveau dispositif pourrait également mesurer cette accélération avec une grande précision, explique René Forsberg de l’université technique du Danemark.
Ce dispositif pourrait également mesurer l’intérieur de la Terre
Cela pourrait être utile pour cartographier plus précisément l’intérieur de la Terre à des fins d’exploitation minière, car ce dispositif détecterait une accélération gravitationnelle légèrement différente, lorsqu’il est placé au-dessus, par exemple, d’un puits de pétrole souterrain, explique-t-il.
Cette recherche a été publiée dans arXiv.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pexels