Des chercheurs de l'Université des Sciences et Technologies de Chine ont récemment réalisé une avancée significative dans le domaine des horloges optiques, en mettant au point une horloge à réseau optique au strontium atteignant une précision sans précédent, avec une stabilité et une incertitude dépassant 10⁻¹⁹. Cela signifie que cette horloge perdrait ou gagnerait moins d'une seconde sur une période de 30 milliards d'années.

Cette découverte a été documentée dans une publication récente dans la revue internationale de métrologie, Metrologia. Les horloges optiques sont reconnues comme étant parmi les dispositifs de mesure du temps les plus précis actuellement disponibles. Leur fonctionnement repose sur la mesure de la fréquence de la lumière émise lors des transitions d'énergie des électrons dans les atomes.

En plus de mesurer le temps, ces horloges optiques fournissent des références temporelles extrêmement précises pour divers secteurs technologiques tels que la navigation par satellite et les télécommunications. Elles constituent également de nouvelles plateformes pour tester des concepts fondamentaux de la physique, comme la relativité générale, et pour la détection des ondes gravitationnelles et de la matière noire.

La réalisation d'une stabilité et d'une incertitude au niveau de 10⁻¹⁹ ouvre également des perspectives pour de nombreuses applications avancées. Parmi celles-ci, on trouve des mesures précises du potentiel gravitationnel, de l'altitude et le suivi de la déformation de la croûte terrestre, ainsi que les modifications des eaux souterraines et l'activité volcanique.

Cette technologie pourrait enrichir significativement les connaissances dans le domaine, facilitant l'exploration des ressources naturelles et la prévention des catastrophes, tout en améliorant la cartographie du géoïde. De plus, elle pourrait offrir de nouvelles méthodes pour détecter la matière noire par la capture de signaux transitoires à basse fréquence.

Historiquement, la plupart des horloges optiques dans le monde ont fonctionné avec une stabilité combinée et une incertitude au niveau de 10⁻¹⁸. Seules quelques institutions prestigieuses, telles que le National Institute of Standards and Technology aux États-Unis et le Physikalisch-Technische Bundesanstalt en Allemagne, ont atteint ce niveau de précision.

L'accomplissement récent représente une avancée technologique prometteuse pour le développement d'horloges optiques qui pourraient être portables ou basées dans l'espace. Les chercheurs estiment que cette technologie pourrait ouvrir la voie à des applications futures dans des domaines tels que les tests des lois physiques fondamentales, les systèmes de navigation par satellite de nouvelle génération, et la mise en place d'un standard temporel mondial ultra-précis.