Une horloge peut afficher une précision impressionnante tout en laissant une question ouverte : une autre équipe obtiendra-t-elle le même résultat ? Une comparaison menée à Boulder, aux États-Unis, met cette exigence au premier plan. Trois références atomiques — aluminium, ytterbium et strontium — y sont confrontées pour préparer une éventuelle nouvelle définition de la seconde.
Le travail est disponible en prépublication sur arXiv, dans une version révisée en juillet 2026. Les chercheurs annoncent une incertitude relative des rapports de fréquences inférieure ou égale à 3,2 × 10⁻¹⁸. Ce nombre décrit la précision de leur comparaison ; il ne correspond pas à un retard quotidien mesuré sur une montre.
Compter autrement
Les horloges atomiques utilisent une transition entre deux niveaux d’énergie comme référence. Dans les dispositifs au césium associés à la définition actuelle de la seconde, cette référence se situe dans les micro-ondes. Les horloges optiques emploient des fréquences beaucoup plus élevées, dans le domaine de la lumière.
Le NIST explique que leur fonctionnement exige des lasers très stables. Un dispositif appelé peigne de fréquences permet de relier ces oscillations optiques aux fréquences accessibles à l’électronique. Augmenter le rythme de la référence ne suffit donc pas : il faut aussi pouvoir le stabiliser, le compter et le transmettre sans perdre le bénéfice recherché.
Ce changement concerne la façon de réaliser une unité de mesure. Il ne s’agit pas de fabriquer des secondes plus longues ou plus courtes pour nos emplois du temps. L’enjeu est de disposer d’une référence reproductible avec une incertitude plus faible.
Plusieurs architectures en concurrence
L’institut allemand PTB travaille sur différentes solutions. Certaines retiennent de nombreux atomes neutres dans un réseau formé par des faisceaux laser ; d’autres utilisent un ion piégé. Ces choix ne présentent pas les mêmes avantages techniques.
Le PTB souligne que les horloges à ion unique sont particulièrement exactes, tandis que les dispositifs réunissant de nombreuses particules offrent une grande stabilité. Les horloges à plusieurs ions cherchent à réunir ces avantages. Comparer des références distinctes permet ainsi de ne pas faire dépendre toute l’évaluation d’une seule architecture.
Les écarts comptent aussi
À Boulder, une liaison par fibre optique de 3,6 kilomètres distribue une référence commune entre les laboratoires du NIST et de JILA. Les auteurs relèvent toutefois des écarts avec leurs mesures antérieures. Ils soulignent donc l’importance de répéter les comparaisons dans différents laboratoires. La progression passe autant par l’examen de ces désaccords que par la diminution de l’incertitude annoncée.
Une définition se prépare collectivement
La feuille de route publiée en 2024 dans Metrologia dépasse la seule performance d’un appareil. Elle examine les comparaisons entre horloges, leur contribution aux échelles de temps et au temps universel coordonné, ainsi que la connaissance du potentiel gravitationnel terrestre nécessaire aux mesures.
Elle envisage aussi différentes options : retenir une transition atomique ou un ensemble de transitions. Une expérience peut donc franchir un jalon sans régler à elle seule tous les choix. Pour apprécier une annonce sur la précision du temps, deux questions restent liées : quelle incertitude les auteurs obtiennent-ils, et comment ce résultat résiste-t-il à la comparaison ?
Sources
- Étude de la collaboration BACON, version arXiv révisée en juillet 2026.
- NIST : fonctionnement des horloges optiques.
- PTB : différentes architectures d’horloges optiques.
- Notice NIST de la feuille de route publiée dans Metrologia en 2024.
Sources consultées le 20 octobre 2026.
