Muquans, le premier gravimètre quantique

Résif a financé le développement du premier gravimètre quantique commercial au monde. Ce gravimètre, compact et transportable, est commercialisé par la start-up Muquans, fondée en association avec des chercheurs du CNRS, de l’Institut d’optique Graduate School et de l’Observatoire de Paris.

Les technologies quantiques se mettent à l’épreuve du terrain : le gravimètre quantique absolu (AQG) permet de mesurer avec une grande précision l’accélération de la pesanteur et d’évaluer ainsi les variations de masses sous la surface du sol.

Jusqu’à l’avènement des technologies quantiques, la meilleure méthode de gravimétrie absolue consistait à mesurer par interférométrie laser l’accélération subie par un réflecteur à coin de cube en chute libre dans le vide. Le gravimètre quantique absolu reprend le principe d’une mesure de chute libre, mais en caractérisant cette fois la chute d’un nuage d’atomes à très basse température. Des atomes de rubidium, piégés par des lasers, sont refroidis à une température proche du zéro absolu. Laissés en chute libre, leur accélération verticale est alors mesurée par une technique d’interférométrie à ondes de matière qui exploite les propriétés quantiques de la matière, ce qui permet d’évaluer l’accélération de la pesanteur avec une incertitude 1 milliard de fois plus faible que la valeur de 9,80 m/s².

Les deux parties de l’instrument – la tête de senseur et le dispositif de contrôle électronique- ont été développées pour être facilement transportables, pour s’accommoder des conditions du terrain (vibrations…), et pour être facilement mises en œuvre grâce à un logiciel qui permet un fonctionnement de l’appareil entièrement automatique.  La dernière version de l’instrument, encore plus compacte et plus robuste, a été présentée aux Rencontres scientifiques et techniques Résif en novembre 2019.

Les premiers résultats [1] obtenus lors d’expérimentations conjointes entre Résif et Muquans ouvrent de larges perspectives pour des applications scientifiques ou industrielles, en particulier dans le domaine de la géophysique, pour l’étude de la structure interne du globe et des ressources naturelles, pour la surveillance de réservoirs ou encore en métrologie.

Cet instrument est le résultat d’un transfert de technologie depuis deux laboratoires académiques français, le SYRTE (Systèmes de Références Temps‐Espace, UMR 8630 CNRS – Observatoire de Paris – Université Pierre et Marie Curie) et le LP2N (Laboratoire Photonique Numérique et Nanosciences, UMR 5298 CNRS – Institut d’Optique – Université de Bordeaux). Grâce à son expertise en gravimétrie de terrain, Résif a contribué à définir le cahier des charges technique de cet instrument.

[1] “Gravity measurements below 10−9 g with a transportable absolute quantum gravimeter” – Vincent Ménoret, Pierre Vermeulen, Nicolas Le Moigne, Sylvain Bonvalot, Philippe Bouyer, Arnaud Landragin & Bruno Desruelle. Nature Scientific Reports, 2018, 8:12300 | DOI:10.1038/s41598-018-30608-1

Contact

Bruno Desruelle – Président de Muquans – bruno.desruelle [at]​ muquans.com

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