Les horloges optiques prennent le temps en main express

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Le chronomètre le plus précis du monde fonctionne encore en gardant un œil sur un vieux balancier. Les masers à hydrogène — les meilleurs « volants d'inertie » radiofréquence (des dispositifs qui conservent le rythme entre les comparaisons avec l'étalon) — accumulent des erreurs parce que le bruit entre les mesures s'infiltre dans le signal final. Les physiciens appellent cela l'effet Dick, et il limite la précision de toute échelle de temps construite sur des radiofréquences.

Les auteurs ont remplacé le volant d'inertie radiofréquence par un volant optique. Leur installation comprend trois « gardiens du rythme » indépendants : deux paires de miroirs en silicium cryogénique formant un résonateur ultra-stable, et une horloge à iode dont la fréquence est liée à une transition moléculaire. Chacun est asservi sur l'horloge optique à atomes de strontium — l'étalon principal, dont la précision dépasse la 18e décimale. Cet ensemble fonctionne en continu pendant plus de 20 jours, et pendant ce temps, les trois échelles de temps optiques parallèles divergent de moins de 100 picosecondes — le temps que met la lumière pour parcourir seulement 3 centimètres.

Lorsque l'étalon optique est temporairement indisponible — par exemple pour un alignement ou en raison d'une panne — chaque volant continue de tictaquer de manière autonome. Pendant six heures d'interruption typique, l'écart accumulé est d'environ 20 picosecondes. C'est des centaines de fois moins que ce qu'un maser à hydrogène produirait dans la même situation. La boucle est bouclée : l'effet Dick, qui dictait autrefois les limites de précision, est désormais tellement supprimé que l'échelle de temps vit pour la première fois selon des lois purement optiques.