NASA | Quatre questions au scientifique marocain Kamal Oudrhiri

Nouvelle percée en physique quantique sous la conduite du scientifique marocain Kamal Oudrhiri, qui travaille depuis une vingtaine d’années au sein de la NASA pour laquelle il a joué un rôle clé dans de multiples missions dans l’espace. Sa dernière mission à la tête d’une prestigieuse équipe multidisciplinaires composée, entre autres, de trois lauréats du prix Nobel, ouvre de nouveaux horizons à l’étude des phénomènes quantiques et à leurs applications technologiques.

Parlez-nous de la percée que vous venez d’accomplir en utilisant l’interféromètre atomique Cold Atom Lab à bord de l’ISS? Que signifie-t-il de faire apparaître un atome à deux endroits en même temps? Est-ce le début de l’ère de la téléportation?

Techniquement, ce que nous avons fait est d’exploiter la nature ondulatoire de la matière pour diviser un paquet d’ondes atomiques (représentation d’un atome en mécanique quantique) de sorte qu’il se trouve dans une superposition d’être à deux endroits distincts à la fois. Si nous faisions réellement une mesure alors que les atomes sont séparés, nous trouverions l’atome dans une position ou dans l’autre avec une probabilité de 50%. Après avoir divisé le paquet d’ondes atomiques, l’interféromètre atomique CAL utilise des impulsions laser pour les forcer à se recombiner à nouveau. Tout comme les interférences constructives et destructives qui se produisent lorsque l’océan ou les ondes sonores entrent en collision, le motif spatial des atomes enregistré sur une caméra après que chaque atome interfère avec lui-même fournit une mesure quantique sensible de facteurs environnementaux tels que la gravité, les accélérations des engins spatiaux, les rotations, etc. Contrairement à la téléportation, une technologie quantique où la matière à l’état complet est transportée vers un endroit éloigné sans déplacer la matière elle-même, les interféromètres d’atomes capitalisent sur la capacité des atomes à agir comme des ondes à haute fréquence et aussi pour qu’un seul atome soit dans de nombreux endroits simultanément (délocalisés) pour une mesure de haute précision.

Les interféromètres atomiques ont été démontrés dans de nombreux laboratoires du monde entier, mais il s’agit de la première démonstration dans l’espace. Je crois que ce résultat est un petit pas vers une future ère spatiale de la technologie quantique.

Quels sont les principaux défis de la percée et son impact sur l’avenir des technologies quantiques?

Apprendre à contrôler soigneusement et à positionner de manière optimale un échantillon d’atomes était essentiel pour cette percée. Ces types d’expériences (gaz quantiques) sont considérées comme faisant partie des expériences de table les plus complexes au monde. Même maintenant, seule une poignée d’institutions de recherche développent des systèmes d’interféromètres à atomes transportables pour des applications de détection terrestre. L’interféromètre CAL Atom est non seulement transportable, mais il a été conçu pour survivre au lancement dans l’espace et pour être entièrement télécommandé avec une intervention minimale des astronautes. Ce ne sont pas de petits exploits pour démontrer ce capteur quantique unique pour la première fois dans l’espace.

Quant à l’impact sur les technologies futures, les interféromètres atomiques devraient être à la base d’une nouvelle génération de capteurs quantiques capables de faire des mesures extrêmement sensibles de la gravité, des accélérations, des rotations, des champs magnétiques, etc. Ces capteurs pourraient répondre à des questions importantes en physique telles que la nature de la gravité quantique, de la matière noire et de l’énergie noire; aider à la recherche d’ondes gravitationnelles, ainsi qu’à des applications plus pratiques telles que la navigation dans des vaisseaux spatiaux et la prospection de minéraux souterrains sur d’autres planètes.

La percée a été réalisée en partie lors du confinement. Pouvez-vous décrire comment vous avez mené une expérience qui a nécessité beaucoup de précision et impliqué plusieurs équipes?

CAL est un laboratoire particulièrement interactif, car il réalise des sciences expérimentales (par opposition à la science d’observation plus courante dans l’exploration planétaire). Pour la première phase scientifique (20 mois) de CAL, l’instrument a été commandé depuis le Earth Orbiting Mission Operations Center (EOMOC), avec des spécialistes des opérations de mission et des membres de l’équipe scientifique travaillant à proximité pour maintenir les expériences en cours.

Tout cela a changé en mars. En une semaine, nous sommes passés d’une opération entièrement sur JPL (site du Laboratoire de recherche sur la propulsion par réaction en Californie) à une utilisation complète de l’instrument à domicile en raison du confinement dû à la pandémie de COVID-19.

Pour maintenir les expériences CAL, nous avons besoin de trois physiciens en ligne à tout moment, tandis que d’autres scientifiques examinent les données et conçoivent de nouvelles expériences. Nous sommes également en contact avec un certain nombre d’équipes de chercheurs principaux dans diverses institutions réparties dans le monde. Il faut donc beaucoup de coordination entre les équipes, et nous utilisons de manière significative de nombreux outils fournis par la NASA.

Nous sommes très heureux d’avoir pu démontrer l’interférométrie atomique en CAL, même dans ces circonstances difficiles.

En tant que scientifique, quelles leçons avez-vous tirées de cette période de confinement?

Bien que les périodes de crise soient généralement des moments difficiles, elles nous offrent de grandes leçons et nous permettent de calibrer notre vision et nos priorités. Parmi les observations et les enseignements qui peuvent être tirés de la crise actuelle figurent:

L’unité et la solidarité sont des valeurs humaines qui ont été mis en avant pendant cette période de confinement. Partout au Maroc et dans le monde, les gens font preuve d’une grande solidarité sociale.

Quand on pense à la connectivité entre les nations, c’est surtout en termes d’économie ou de technologie. La pandémie actuelle nous montre que nous sommes beaucoup plus connectés comme en témoigne la propagation rapide du virus dans le monde.

Cette pandémie nous rappelle que la santé – pas l’argent – est notre véritable richesse, et le bien-être de notre famille et de nos proches est la chose la plus précieuse au monde.

Toutes nos actions et mesures d’intervention face à la crise du COVID-19 doivent aussi être fondées sur la science.

LR/MAP