Des capteurs quantiques pour se repérer sans GPS

Publié par Redbran le 13/11/2022 à 13:00
Source: CNRS
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.


Sur chacun des trois axes de mesure un accéléromètre mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) est fixé sur le miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme...) de référence de l'interféromètre atomique, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) l'hybridation classique/quantique permettant une mesure continue sans biais de l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique,...). Les trois composantes permettent de mesurer le vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet...) `accélération` suivant une direction arbitraire. Le capteur (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) est fixé sur une plateforme de rotation permettant la démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir...) de la mesure pour différents angles.
© iXAtom

Basée sur une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) quantique, ils peuvent effectuer des mesures ultrasensibles de l'accélération dans les trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...) quelle que soit leur orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...). Cependant, un capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une...) inertiel idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau....) pour la navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :) doit fournir des signaux en continue à haute cadence, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) 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 (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...). 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 (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...)1 dirigée par un chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) a développé le premier capteur inertiel quantique hybride (En génétique, l'hybride est le croisement de deux individus de deux variétés,...) et multidimensionnel.

Dans l'article paru dans Science Advances, elle montre que celui-ci fournit un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) 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 (Les systèmes de géopositionnement satellitaires sont des ensembles composés d’une...) par satellites (Satellite peut faire référence à :) GNSS.


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

Note:
1 - Les travaux ont été menés au Laboratoire photonique, numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information...) et nanosciences (LP2N ; CNRS/Institut d'Optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) Graduate School/Université de Bordeaux) dans le cadre du Labcom iXAtom, laboratoire commun entre l'entreprise de haute technologie Exail, le CNRS, l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) d'Optique Graduate School et l'Université de Bordeaux (Cette page est consacrée au PRES Université de Bordeaux. Pour les pages sur les...).


Bibliographie:
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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