QAFCA
Capteurs Quantiques à Atomes Froids : mesure du Champ de pesanteur A toutes les échelles
Porteurs
Arnaud Landragin, Observatoire de Paris-PSL
Aperçu
Les capteurs atomiques à atomes froids constituent une véritable révolution pour les mesures du champ de pesanteur, fournissant un système de référence unique pour l’analyse du changement climatique et un outil d’anticipation des catastrophes naturelles. Parmi les très nombreuses applications anticipées de ces capteurs atomiques, le projet QAFCA se concentre sur le domaine de la géophysique.
Mots-clés : Capteur, interférométrique atomique, gravité, géodésie
En résumé
Les capteurs atomiques étant à la fois très sensibles et intrinsèquement exacts, ils permettent de comparer au meilleur niveau des mesures séparées dans le temps et dans l’espace. Ces aptitudes sont nécessaires à la réalisation des systèmes de références et au suivi des évolutions des paramètres du champ de pesanteur.
Le projet QAFCA permet de contribuer à répondre aux enjeux de gestion des catastrophes naturelles (vulcanologie, séismologie…), et du changement climatique (pour surveiller l’élévation du niveau de la mer, la fonte des glaces, les évolutions hydrologiques…) fournissant ainsi des informations précises aux décideurs. Il permet également de développer des usages orientés vers d’autres domaines comme le génie-civil ou le suivi du stockage du CO2.
Ces nouveaux capteurs sont envisagés pour donner accès à des mesures inaccessibles aux capteurs classiques en complétant les mesures de gravité au sol : que cela soit parce qu’ils seront déployables sur des porteurs mobiles et notamment des navires, ou car ils permettront de donner accès à de nouvelles grandeurs comme la dérivée du champ de pesanteur avec des gradiomètres, ou au contraire son intégrale (le potentiel gravitationnel) à l’aide d’horloges optiques, ou encore les signaux sismo-rotationnels avec des gyromètres. Cet ensemble de capteurs permettra de réaliser des mesures à toutes les échelles spatiales du champ de pesanteur.
Défis
- Développer des capteurs à atomes froids compacts et transportables pour mesurer le champ de pesanteur, avec des applications sociétales directes : analyse du changement climatique, anticipation de catastrophes naturelles, génie-civil et stockage du CO2.
- Développer un ensemble de méthodes génériques d’ingénierie quantique permettant soit d’augmenter la sensibilité des capteurs, soit d’améliorer les possibilités de mesures en environnement difficile comme sur un porteur mobile.
Tâches
- WP1 : Développer les cas d’usage des capteurs pour les géosciences
- WP2 : Miniaturisation, embarquabilité et autonomie des capteurs quantiques
- WP3 : Optique atomique avancée pour les futurs capteurs quantiques
- WP4 : Management et dissémination
Le consortium
- Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité (LCAR, CNRS / Université Paul Sabatier)
- Laboratoire Kastler Brossel (LKB, Collège de France / CNRS / ENS-PSL / Sorbonne Université)
- Laboratoire Photonique Numérique&Nanosciences (LP2N, CNRS / Institut d’Optique Graduate School / Université de Bordeaux)
- Laboratoire Temps Espace (LTE, CNRS / Observatoire de Paris-PSL / Sorbonne Université)