Les scientifiques ont découvert une nouvelle façon plus rapide de mesurer le temps
À l'échelle macroscopique, dans un monde où les objets et les phénomènes sont suffisamment grands pour être directement observés ou mesurés, nos horloges mécaniques à quartz ou numériques sont idéales. Avec un "tic-tac" résonnant près de 86 400 fois par jour, elles sont cependant bien loin des horloges atomiques, capables d'atteindre les 9 192 631 770 tintements par seconde.
Créées en 1950, ces horloges mesurent le temps avec une précision jamais vue auparavant. Pour cela, elles tirent profit des changements d'état des atomes. Ces derniers, sous l'effet des lasers ou des ondes, marquent des intervalles de temps extrêmement précises. Elles reposent donc sur des fréquences de résonnance atomique, bien plus stables et régulières que celles des horloges à pendule dont l'oscillation sert de référence pour diviser le temps en intervalles égaux.
En revanche, à l'échelle quantique, les concepts de "passé" et de "présent" deviennent flous, car les particules quantiques, comme les électrons, ne suivent pas toujours des trajectoires prévisibles, avec un départ et une fin. En 2022, des chercheurs de l'Université d'Uppsala en Suède ont donc décidé de réaliser une étude pour trouver une solution potentielle à ce brouillard quantique.
Pour cela, ils se sont plus particulièrement intéressés à l'état de Rydberg. Concrètement, pour qu'un atome entre dans cet état, il faut éloigner l'électron de son noyau via un laser. L'électron occupe alors une orbite à très haute énergie, documentée par un autre rayon, chargé de surveiller ses mouvements. Cette technique de "pompe-sonde" a pour objectif de mesurer des phénomènes ultra-rapides grâce à des impulsions laser ultra-brèves. Cela permet de surveiller les changements de position de l'électron et par coïncidence le passage du temps.
Dans les faits, c'est un peu le même principe que le jeu de la roulette, où chaque lancé correspond à une tentative unique. Ici, le mélange des ondes engendrées par les électrons crée des interférences et génère des ondulations singulières. Ces sortes "d'empreintes digitales" ont été analysées par les physiciens qui en ont conclu qu'elles étaient suffisamment cohérentes et fiables pour servir d'horodatage quantique, une méthode de mesure du temps basée sur les phénomènes quantiques.