Description du projet
Des axes d’amélioration pour la métrologie quantique temporelle et fréquentielle
Tout au long de l’histoire, l’humanité a développé des systèmes de mesure pour quantifier des choses aussi variées que la répartition des cultures, les distances entre les villes et le poids des marchandises négociables. En ce qui concerne le temps, nous sommes passés des cadrans solaires aux sabliers, puis aux pendules et aux horloges atomiques. La précision des mesures et des comparaisons repose sur l’emploi d’unités normalisées: il nous faut connaître assez précisément ce à quoi correspond une unité de mesure pour en déduire le reste. La métrologie quantique s’appuie sur les quanta, ou paquets d’énergie, qui servent d’unité normalisée, ainsi que sur l’utilisation d’effets quantiques tels que l’enchevêtrement pour améliorer la précision au-delà de ce que permettent les approches classiques. Le projet STORMYTUNE, financé par l’UE, travaille sur une nouvelle méthode quantique de mesure temporelle et fréquentielle reposant sur les séparations spatiales plutôt que sur les phases temporelles classiques. La mise au point de nouveaux dispositifs démontrera que ce concept est capable de performances bien supérieures à celles obtenues avec des méthodes classiques.
Objectif
Metrology explores the most efficient and precise way to perform measurements. This established area of study has
considerable impact on our everyday lives. A GPS would not work without the capability to measure distances precisely, and
spectral fingerprinting is an established technique to identify e.g. drugs. Better timing measurements could improve the
performance of GPS and laser ranging; better frequency resolution could help to identify more substances more quickly.
To explore more precise measurements, we can use quantum metrology. We can exploit the counterintuitive behaviour of
quantum objects to perform measurements with better accuracy compared to classical methods. For example, using
superposition, where the cat is both dead and alive; or entanglement, where objects are interwoven more tightly than
classically allowed.
Quantum metrology currently focusses on measuring phases, with only few works considering spatial separations. We will
take a new approach in considering time and frequency. STORMYTUNE’s time-frequency quantum metrology technology
toolbox will comprise two main elements.
We will develop a theory framework that will help us define the fundamental limitations of our idea, putting special emphasis
on implementing tailored quantum measurements. The goal being to outperform classical strategies and thus find immediate
applications, something that hasn’t been achieved in metrology to date.
We will build devices and prototypes that have functionality. We will demonstrate spectroscopy – frequency measurements –
with a resolution beyond classical limits. Further, we will implement compressed sensing techniques for the resource efficient
characterisation of time and frequency distributions of quantum light.
The STORMYTUNE consortium comprises world leading scientific and industry partners, who are ideally positioned to
achieve the ambitious vision of this project and build a state of the art time-frequency quantum metrology technology toolbox.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
RIA - Research and Innovation actionCoordinateur
33098 Paderborn
Allemagne