|  | 13 октября 2016 | Новости науки и техники

Ученым удалось синхронизировать оптические часы с точностью одной квадриллионной доли секунды

Оптические часы


Международная группа, возглавляемая учеными из американского Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST), разработала и испытала технологию синхронизации двух оптических часов. Во время испытаний этой технологии удаленные часы и основные часы разделяло расстояние в 12 километров, а оптический синхросигнал проходил это расстояние через открытое пространство и атмосферу, которая, как известно, вносит большие искажения в подобные сигналы. Несмотря на это удаленные часы удалось синхронизировать с основными с точностью на уровне одной фемтосекунды.

Ключевым моментом новой технологии синхронизации является так называемая оптическая частотная гребенка, за изобретение которой в 2005 году была присуждена Нобелевская премия по физике. Эта гребенка представляет собой луч специализированного лазера, который производит очень стабильную и точную последовательность оптических импульсов, сдвинутых по частоте относительно друг друга на некоторую величину.

"Мы маркируем импульс лазера частотной гребенки временной меткой, соответствующей "тиканью" наших часов" - рассказывает Лаура Синклер (Laura Sinclair), ученая-физик из NIST, - "Это походит на обычные кварцевые часы с той разницей, что генератор наших часов работает на частоте 200 ТГц (200 миллиардов циклов в секунду). Сигнал частотной гребенки маркируется меткой времени не каждую секунду, как в обычных часах, а каждые пять наносекунд".

Сигнал лазерной оптической гребенки посылается от основных часов к удаленным и назад. Благодаря некоторым уловкам, ученые смогли измерить время прибытия ответного импульса с точностью до нескольких фемтосекунд. При этом, время прибытия импульса, прошедшего 12-километровую дистанцию, измерялось на обоих концах, а отклонения этого времени составляли сотни пикосекунд.

Отмечая каждый раз время прибытия ответного сигнала, и собрав достаточное количество статистики, ученые смогли рассчитать корректирующие значения, которые позволили изменить показания времени удаленных часов так, что разница между ними и основными составила не более одной фемтосекунды. Вся процедура синхронизации часов происходит достаточно быстро, около половины миллисекунды, что на порядки быстрее, нежели чем это могут обеспечить методы синхронизации с использованием микроволнового излучения.

Несмотря на то, что синхронизируемые часы разделало 12 километров достаточно бурной атмосферы, ученым не удалось обнаружить никаких аномалий в процессе синхронизации часов. "Это указывает на то, что такой же метод может быть использован и для синхронизации часов, находящихся на большем удалении от опорных, находящихся, к примеру, на высокой горной вершине или воздушном шаре" - рассказывает Лаура Синклер, - "А это можно будет использовать для построения и синхронизации целой сети оптических часов, которые будут снабжать сигналами точного времени всех нуждающихся в этом".

В настоящее время исследовательская группа разрабатывает решение для подобного метода синхронизации двух часов, одни из которых находятся в движении. Ведь в данном случае на импульсы лазерной частотной гребенки оказывает воздействие не только атмосфера, но и известный Допплеровский эффект.




Ключевые слова:
Синхронизация, Оптические, Часы, Лазер, Частотная, Гребенка, Импульс, Расстояние, Время, Измерение

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Введен в строй новый эталон времени - сверхточные атомные часы NIST-F2
  • JILA - самые точные часы на сегодняшний день, ошибающиеся на одну секунду в ...
  • NPL-CsF2 - самые точные атомные часы на сегодняшний день.
  • Новые атомные часы, установленные на МКС, станут самыми точными часами в ми ...
  • Созданы самые точные атомные часы в мире, имеющие погрешность одну секунду ...




  • 13 октября 2016 07:42
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3785
    Это они только предположили, что им удалось так синхронизироваться? Ведь проверить это экспериментально вряд-ли возможно.


    --------------------
        
    13 октября 2016 14:23
    #2 Написал: gashev

    Публикаций: 0
    Комментариев: 83
    200 ТГц (200 миллиардов циклов в секунду)
    Надо исправить на 200 триллионов.
        
    14 октября 2016 15:55
    #3 Написал: Rsa

    Публикаций: 0
    Комментариев: 497
    А зачем это? Оптический канал весьма ненадежен, требует очень точного наведения на приемник, а любая туча может полностью его перекрыть, так что для целей gps эта технология неприемлема, а кому еще может понадобиться синхронизировать часы с точностью в несколько фемтосекунд?
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.