Oamenii de știință se apropie mai mult de crearea unui ceas atomic de dimensiuni de cip, care se poate încadra în smartphone-ul dvs.

Un nou cip de computer asemănător pieptenelor ar putea fi cheia echipării dronei, smartphone-urilor și vehiculelor autonome cu tehnologie de poziționare de calitate militară care a fost anterior limitată la agenții spațiale și laboratoare de cercetare.

Oamenii de știință au dezvoltat un „cip de microcomb”-un cip de computer lat de 5 milimetri (0,2 inci), echipat cu dinți minusculi precum cele de pe un pieptene-care ar putea face ceasuri atomice optice, cele mai precise piese de cronometru de pe planetă, mici și suficient de practice pentru uz real.

Acest lucru ar putea însemna sisteme echipate GPS de o mie de ori mai exacte decât cele mai bune pe care le avem astăzi, îmbunătățind totul, de la navigația pentru smartphone și drone la monitorizare seismică și sondaje geologice, au spus cercetătorii într-un declaraţie. Și -au publicat concluziile pe 19 februarie în jurnal Fotonică a naturii.

Sus și atom

„Ceasurile atomice de astăzi permit sistemele GPS cu o precizie pozițională de câțiva metri [where 1 meter is 3.3 feet]. Cu un ceas atomic optic, puteți obține o precizie de doar câțiva centimetri [where 1 centimeter is 0.4 inches]”Coautor de studiu Minghao Qia spus profesor de inginerie electrică și informatică la Universitatea Purdue.

Înrudite: Cât durează o secundă?

„Acest lucru îmbunătățește autonomia vehiculelor și toate sistemele electronice bazate pe poziționare. Un ceas atomic optic poate detecta, de asemenea, modificări minime ale latitudinii pe suprafața Pământului și poate fi utilizat pentru monitorizare, de exemplu, activitate vulcanică.”

Există aproximativ 400 de înaltă precizie Ceasuri atomice la nivel mondial, care folosesc principiile Mecanica cuantică Pentru a păstra timpul.

Acest lucru implică de obicei utilizarea microundelor pentru a stimula atomii pentru a se deplasa între stările energetice. Aceste schimbări, numite oscilații, se întâmplă în mod natural într-un ritm extrem de ridicat, acționând ca un ceas de bifare ultra-precis, care menține exacte exacte în decursul unei secunde.

De aceea, ceasurile atomice formează coloana vertebrală a timpului universal coordonat (UTC) – care este utilizat pentru a stabili zone de timp global – și GPS (sistem de poziționare globală) Sateliți, care se bazează pe cronometrarea atomică pentru a furniza date de poziționare pentru mașini, smartphone -uri și alte dispozitive.

În ciuda acestei precizii incredibile, ceasurile atomice tradiționale sunt mult mai puțin precise decât ceasurile atomice optice. În cazul în care ceasurile atomice standard folosesc frecvențe cu microunde pentru a excita atomii, ceasurile atomice optice folosesc lumină laser, permițându -le să măsoare vibrațiile atomice la o scară mult mai fină – ceea ce le face de mii de ori mai precise.

Până acum, ceasurile atomice optice s -au limitat la medii științifice și de cercetare extrem de limitate, cum ar fi Centrul de zbor spațial Goddard al NASA și Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST). Acest lucru se datorează faptului că sunt extrem de complexe, punându -le bine la îndemâna fanului tău standard Casio.

Apăsând în dinții unui pieptene

Jetoanele de microcomb ar putea schimba acest lucru prin reducerea decalajului dintre semnalele optice de înaltă frecvență (pe care le folosesc ceasurile atomice optice) și frecvențele radio utilizate în sistemele de navigație și comunicare pe care se bazează electronica modernă.

„La fel ca dinții unui pieptene, o microcombă este formată dintr-un spectru de frecvențe de lumină distribuite uniform. Ceasurile atomice optice pot fi construite prin blocarea unui dinte de microcomb la o laser cu lățime de linii ultra-nare, care la rândul lor au fost la rândul său la o tranziție atomică cu o stabilitate de frecvență extrem de mare”, au explicat cercetătorii în declarație.

Au asemănat noul sistem cu un set de viteze, unde un angrenaj minuscul, cu învârtire rapidă (frecvența optică) conduce unul mai mare și mai lent (frecvența radio). La fel cum angrenajele transferă mișcarea în timp ce reduce viteza, microcomba acționează ca un convertor care schimbă oscilațiile ultra-rapide ale atomilor într-un semnal de timp stabil pe care electronica îl poate prelucra.

„Mai mult decât atât, dimensiunea minimă a microcombei face posibilă micșorarea sistemului de ceasuri atomice, menținând în mod semnificativ precizia extraordinară”, co-autor de studiu Compania Victor Torresa spus profesor de fotonică la Chalmers, a declarat în declarație. „Sperăm că progresele viitoare ale materialelor și tehnicilor de fabricație pot eficientiza și mai mult tehnologia, aducându-ne mai aproape de o lume în care cronometrarea ultra precisă este o caracteristică standard în telefoanele și calculatoarele noastre mobile.”