Удосконалення механізму атомного часу
Вчені з лабораторії Emergent Photonics Lab (EPic Lab) в Університеті Сассекса зробили прорив в області критично важливого елемента атомного годинника - пристрої, який міг би зменшити нашу залежність від супутникового геопозиціонування і картографії в майбутньому, використовуючи передову технологію лазерного променя. Ця розробка значно підвищує ефективність вимірювання часу на 80%, до чого прагнуть вчені в усьому світі.
В даний час всі країни залежать від США (GPS), ЄС (Galileo) і РФ (ГЛОНАСС) в області супутникового моніторингу транспорту і рухомих об'єктів - функції, яку багато хто з нас використовують в смартфонах і автомобілях. Це робить нас вразливими не тільки перед обличчям примх міжнародної політики, а й для доступності та точності супутникового сигналу.
Портативний атомний годинник для моніторингу транспорту
Нова технологія дозволяє розробити портативний атомний годинник, за допомогою якого, машина швидкої допомоги, наприклад, зможе отримувати доступ до своїх картографічних даних, незважаючи на те, що знаходиться в тунелі, жителі передмість зможуть планувати свій маршрут, перебуваючи в метро або без сигналу мобільного телефону в сільській місцевості. Портативний атомний годинник буде працювати з надзвичайно точним геопозиціонуванням, надаючи доступ до місця розташування об'єктів та запланованим маршрутам без необхідності отримання сигналів з супутникових угруповань GPS / Galileo / Глонасс.
Даний прорив підвищує ефективність підрахунку точного часу на 80%. Це робить нас на один крок ближче до того, щоб розробити переносний атомний годинник, який замінить ті, які зараз встановлені на супутниках GPS / Galileo / Глонасс для синхронізації часу, і це може відбутися протягом найближчих 20 років. Дана технологія змінить повсякденне життя людей і потенційно може бути застосована в автомобілях, дронах і аерокосмічних літальних апаратах.
Як влаштований атомний годинник, що використовується для супутникового моніторингу
Оптичний атомний годинник зараз є найточнішим приладом для вимірювання часу, він втрачає менше однієї секунди кожні десять мільярдів років. Однак, такі годинники досить масивні - їх вага досягає сотні кілограмів. Для того, щоб їх можна було використовувати в повсякденному житті середньостатистичною людиною, їх розмір повинен бути значно зменшений при збереженні точності і швидкості вимірювання часу.
В оптичних атомних годинниках еталон (маятник в традиційних годинниках) безпосередньо визначається квантовою властивістю окремого атома, укладеного в камері: це електромагнітне поле світлового променя, що коливається сотні трильйонів раз в секунду. Елемент лічильника тактових імпульсів, необхідний для роботи на цій швидкості, являє собою оптичну гребінку частоти - вузькоспеціалізований лазер, що випромінює одночасно багато точних кольорів, рівномірно розподілених по частоті.
Мікро-соти зменшують розмір частотних сот, використовуючи крихітні пристрої, які називаються оптичними мікрорезонаторами. За останні десять років ці пристрої захопили уяву наукової спільноти в усьому світі, завдяки їх потенційній можливості реалізувати весь потенціал частотних сот в компактній формі. Однак, вони являють собою ультракрихкі пристрої, складні в експлуатації і, як правило, не відповідають вимогам практичних атомних годинників.
Суть прориву в області синхронізації часу для удосконалення моніторингу транспорту і нерухомих об'єктів
Прорив, про який йде мова в даній статті, є демонстрацію виключно ефективної і надійної мікрогребінки, що заснована на унікальному виді хвилі, званому «солітон резонатора лазера».
Солітони - це особливі хвилі, які особливо стійкі до збурень. Наприклад, цунамі - це водні солітони, вони можуть спокійно подорожувати на неймовірні відстані: після землетрусу в Японії в 2011 році деякі з них досягли навіть узбережжя Каліфорнії.
Замість того, щоб використовувати воду, в своїх експериментах, вчені з наукової лабораторії Emergent Photonics Lab (EPic Lab) в Університеті Сассекса використовували світлові імпульси, укладені в крихітну порожнину на чіпі. Цей особливий підхід полягає в тому, щоб вставити чіп в оптичний лазер, технологія оптичних волокон, яка використовується в експерименті, така ж як і та, за якою надається доступ в інтернет в наших будинках.
Солітон, який використовується в цій комбінації, має перевагу, в тому, що він повністю використовує можливості мікропорожнин для генерації безлічі кольорів, а також пропонує надійність і універсальність управління імпульсними лазерами. Наступний крок - передача цієї технології на основі мікросхем в волоконно-оптичні технології.
Професор Marco Peccianti з Університету Сассекса EPic Lab додає: «Ми рухаємося до інтеграції нашого пристрою з пристроєм ультракомпактного атомного еталона (або маятника) і плануємо розробити портативний атомний годинник, яий міг би значно удосконалити спосіб підрахунку часу в майбутньому.