Des capteurs quantiques pour se repérer sans GPS

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Schéma de principe du capteur inertiel quantique hybride (triade d’accélér
Schéma de principe du capteur inertiel quantique hybride (triade d’accéléromètres quantiques - QuAT) : les composantes d’accélération sont mesurées perpendiculairement à la surface de leurs miroirs respectifs © iXAtom

Comment faire naviguer les avions de lignes, ou sécuriser des véhicules militaires, sans GPS ni signaux satellites - C’est une problématique à laquelle répondent les capteurs inertiels quantiques. Basée sur une technologie quantique, ils peuvent effectuer des mesures ultrasensibles de l’accélération dans les trois dimensions quelque soit leur orientation. Cependant, un capteur inertiel idéal pour la navigation doit fournir des signaux en continue à haute cadence, tout en conservant sa précision et sa sensibilité sur de longues périodes. Si les capteurs inertiels classiques répondent au premier critère, ils dérivent néanmoins dans le temps. De leurs côtés, les capteurs quantiques sont extrêmement précis et sensibles, mais présentent notamment des temps morts lors des mesures. En combinant pour la première fois ces deux technologies, une équipe de recherche 1 dirigée par un chercheur du CNRS a développé le premier capteur inertiel quantique hybride et multidimensionnel. Dans l’article paru dans Science Advances, elle montre que celui-ci fournit un signal continue à la cadence du capteur classique, et avec une précision 50 fois meilleure. Le tout grâce à une calibration in situ et en temps réel fournie par la mesure quantique. Un tel instrument permet de suivre et de mesurer en continue l’accélération en 3 dimensions, pour n’importe quelle orientation du capteur. Ces propriétés pourraient révéler tout leur potentiel dans des applications embarquées, sur des avions par exemple, notamment pour la navigation sans système de positionnement par satellites GNSS.

1 Les travaux ont été menés au Laboratoire photonique, numérique et nanosciences (LP2N ; CNRS/Institut d’Optique Graduate School/Université de Bordeaux) dans le cadre du Labcom iXAtom, laboratoire commun entre l’entreprise de haute technologie Exail, le CNRS, l’Institut d’Optique Graduate School et l’Université de Bordeaux.

Tracking the Vector Acceleration with a Hybrid Quantum Accelerometer Triad , Simon Templier, Pierrick Cheiney, Quentin d’Armagnac de Castanet, Baptiste Gouraud, Henri Porte, Fabien Napolitano, Philippe Bouyer, Baptiste Battelier, and Brynle Barrett. Science Advances, 9 novembre 2022. DOI : 10.1126/sciadv.add3854

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