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Mission

Sujet : Caractérisation et évaluation des performances ultimes dune horloge atomique commerciale

Exail est une ETI où linnovation, la recherche de la performance, lautonomie, lesprit entrepreneurship et le sens collaboratif sont des valeurs fondamentales. La division Quantum Systems développe et commercialise différentes solutions à haute valeur ajoutée basées sur des technologies à atomes froids dans un esprit de transferts technologiques issus de laboratoires reconnus internationalement tels que lInstitut dOptique (LP2N) et lObservatoire de Paris (SYRTE-LTE). Spécialisée dans linstrumentation scientifique de précision, elle propose parmi celles-ci une horloge atomique commerciale aux performances inégalées sur le marché.

Dans cet environnement à la croisée des chemins entre une entreprise innovante et une recherche appliquée de haut vol, ce projet consiste à optimiser les performances dune horloge atomique basée sur linterrogation dun nuage datomes refroidis par laser dans une cavité micro-onde [1]. Cet instrument vise à fournir une référence de fréquence industrielle de très hautes stabilité et exactitude (stabilité relative meilleure que 10-15 [2], correspondant à une dérive inférieure à 1 s au bout de 30 millions dannées, et exactitude de lordre de 10-14 [3]) pour des applications en métrologie temps/fréquence telles que la définition des échelles de temps ou la synchronisation des systèmes GNSS (GPS, Galiléo). Ce projet innovant a pour ambition damener les technologies quantiques à un niveau de maturité industriel afin de proposer commercialement des solutions temps/fréquence performantes, robustes et faciles dutilisation.

Lobjectif du stage est doptimiser une des horloges atomiques développées par Exail, appelées MuClocks, afin de démontrer les meilleures performances court et long termes de ces horloges. Le produit utilisé bénéficiera des dernières améliorations mise en place lors dune thèse finalisée en [4]. Ces améliorations visent principalement à limiter certains effets systématiques et améliorer le court terme de lhorloge. Le travail à effectuer sera principalement expérimental, mais la bonne évaluation des effets systématiques nécessitera des connaissances en physique théorique. Aussi, ce stage sera lopportunité de :

1. Finaliser les différentes améliorations prévues sur cette MuClock,
2. Optimiser le fonctionnement de lhorloge avec ces améliorations,
3. Caractériser les performances en stabilité de cette horloge chez un de nos partenaires,
4. Ré-évaluer le bilan dexactitude ultime de cette horloge.

Références :

[1] F.-X. Esnault, Etude des performances ultimes dune horloge compacte à atomes froids : optimisation de la stabilité court terme, thèse de doctorat, Université Pierre et Marie Curie .

[2] B. Pelle, L. Archambault, B. Desruelle, and A. Landragin, Cold-atom-based commercial microwave clocks at 1×10-15 relative instability over more than one month, Proceedings of the Joint Conference of the European Frequency and Time Forum and IEEE International Frequency Control Symposium (EFTF-IFCS ).

[3] L. Archambault, F. Sparma, L. Lorini, A. Landragin, B. Desruelle, P. Rosenbusch, and B. Pelle, Towards an Accuracy Budget of Cold-Atom-Based Commercial Microwave Clocks, Proceedings of European Frequency and Time Forum (EFTF), Neuchâtel, Switzerland .

[4] L. Archambault, Etude des performances ultimes dune horloge compacte à atomes refroidis par laser, thèse de doctorat, Sorbonne Université .

Profile

5. Ecole dingénieur ou Master (Bac +4/5),
6. Rigueur et organisation,
7. Connaissances et goût prononcé pour la physique, en particulier : électronique, optique, micro-onde, simulations numériques, éléments finis, traitement du signal,
8. Outils numériques : Matlab, COMSOL Multiphysics, Mathematica,
9. Optionnel : notions de base sur le piégeage, le refroidissement et la manipulation datomes,
10. Esprit déquipe, bon relationnel.