Le laser dont il est question n'est pas un mince faisceau, mais une véritable piste de course pour la lumière. Dans la fibre optique, deux impulsions ultracourtes se déplacent : l'une dans le sens horaire, l'autre dans le sens antihoraire. Chaque impulsion est un éclair unique d'une durée de quelques milliardièmes de seconde. Elles ne se gênent pas, mais se rencontrent au bout du parcours, comme deux coureurs partis simultanément des extrémités opposées du stade.

À leur rencontre, les impulsions interfèrent : leurs crêtes et leurs creux s'additionnent, produisant une figure dans laquelle est encodé le spectre du gaz. Cette figure est comme une empreinte digitale : chaque gaz a la sienne. Pour que la figure soit nette, le laser est réglé de sorte que le spectre des impulsions soit large et plat, comme une table — ainsi, il contient de nombreuses couleurs, et chaque couleur réagit à sa manière aux molécules.

Dans cette étude, les chercheurs ont fabriqué un laser entièrement en fibre optique, sans miroirs encombrants. Ils ont obtenu des impulsions puissantes dans les deux sens : 2,7 nanojoules dans un sens et 1,5 nanojoule dans l'autre. Un nanojoule, c'est un milliardième de joule ; c'est à peu près l'énergie que dépense une fourmi pour soulever un grain de sable. Mais pour une impulsion laser, c'est beaucoup, car toute cette énergie est concentrée dans un intervalle de temps plus court qu'un cycle d'horloge d'un processeur.

La vitesse de mesure est une autre source d'étonnement. En général, un spectromètre balaie les fréquences une par une, comme un lecteur qui suit les lignes du doigt. Ici, le laser lui-même fait varier rapidement la différence de vitesse entre les deux impulsions, et elles parcourent toutes les fréquences nécessaires en un seul passage. Résultat : le système capture un spectre de 16 nanomètres de large en deux millièmes de seconde — cent fois plus vite qu'avant.

Mais il y a un piège : lors d'un balayage aussi rapide, les impulsions peuvent se désynchroniser, comme deux coureurs dont l'un trébuche. Pour éviter cela, les chercheurs ont ajouté un algorithme qui surveille la phase des impulsions et la corrige. Grâce à lui, le laser conserve sa cohérence — la capacité des impulsions à produire une figure nette — pendant une demi-seconde. Cela permet de distinguer des raies spectrales espacées de seulement 7,2 gigahertz, soit sept milliards d'oscillations par seconde.

Un tel laser est un outil prêt à l'emploi pour la spectroscopie à double peigne. Cette méthode évoque deux peignes dont les dents ont des fréquences différentes : lorsqu'on les superpose, il se produit un battement lent, facile à mesurer. Autrefois, il fallait deux lasers distincts, soigneusement synchronisés, comme deux musiciens jouant à l'unisson. Désormais, un seul laser fait tout lui-même, ce qui réduit considérablement le coût et la complexité de l'appareil.

À terme, de tels lasers pourraient devenir la base de spectromètres portables, utilisables directement sur le terrain, à l'usine ou à l'hôpital. Au lieu de transporter un échantillon au laboratoire, il suffirait de pointer l'appareil vers le gaz — et en un instant, d'obtenir sa composition. C'est comme un thermomètre qui affiche instantanément la température, mais au lieu de degrés, on obtient une liste de molécules.