Оптические квантовые часы, разработанные в Университете Аделаиды, доказали свою эффективность, значительно превосходя системы GPS в военно-морских испытаниях. Эти часы, проверенные в ходе учений, спроектированы так, чтобы выдерживать качку на кораблях.
Предыдущие версии
Предыдущие версии часов, работающих на таком уровне точности, не были портативными, поскольку требовали больших лабораторных площадей и были слишком чувствительны к движению и изменениям температуры.
Разработка часов
Часы были разработаны командой под руководством профессора Университета Аделаиды Андре Люйтена, главного новатора и заведующего кафедрой экспериментальной физики в Институте фотоники и передовых сенсорных технологий (IPAS) в партнёрстве с коллегами из Группы оборонных наук и технологий (DSTG).
Профессор Люитен отметил: «Гарантированная синхронизация времени имеет решающее значение для связи и определения местоположения, особенно в условиях, когда суверенитет в области обороны приобретает всё большее значение».
Проблемы синхронизации времени
«Сигналы синхронизации времени в настоящее время предоставляются системой глобального позиционирования (GPS). Однако в условиях конфликта, когда GPS может быть заглушен или подделан, синхронизация времени между местоположениями быстро ухудшится. Решением этой проблемы для Австралийских сил обороны (ADF) являются автономно разработанные, надёжные и портативные часы, которые можно развернуть в полевых условиях».
Доктор Эшби Хилтон, физик-исследователь из команды IPAS, сказал: «Новое поколение часов, разработанное командой IPAS и DST, в 20–200 раз более точное за секунду измерения времени, чем существующий международный стандарт».
Оба типа часов являются оптическими атомными часами, использующими элементы рубидий и иттербий для обеспечения невероятно чистых сигналов синхронизации времени, что позволяет им превосходить GPS-часы.
Принцип работы часов
Часы, разработанные командой, используют герметичные ячейки с газом атомов при низком давлении. Эти ячейки затем исследуются с помощью лазеров определённого цвета, а извлечённая информация используется для настройки длины волны лазера на атом, обеспечивая стабильность.
Испытания
Часы были задействованы вместе с другими технологиями квантового зондирования и синхронизации времени на военно-морских учениях Rim of the Pacific (RIMPAC) в июле 2022 года у берегов Гавайев в рамках альтернативного задания по определению местоположения, навигации и синхронизации времени, в котором они соревновались с технологиями, разработанными другими странами.
Результаты полевых испытаний опубликованы в журнале Nature Communications.
«RIMPAC стал первым случаем, когда ансамбль оптических атомных часов был продемонстрирован на море, — сказал Эшби. — Лучшие квантовые технологии со всего мира были установлены в рамках учений в морском контейнере и провели более трёх недель на манёврах. Часы Университета Аделаиды показали лучшие результаты среди всех часов, задействованных в учениях».
Будущее квантовых часов
Хотя часы были разработаны для этого конкретного применения, будущие варианты могут иметь и другие применения, такие как спутниковые группировки следующего поколения GPS или точное ведение учёта в высокочастотной финансовой торговле.
Университет сотрудничает с Quantx Labs, местной компанией, специализирующейся на квантовых технологиях, с целью внедрения интеллектуальной собственности и ноу-хау из исследовательской сферы в промышленность.
Предоставлено Университетом Аделаиды.
optical atomic clocks, using the elements rubidium and ytterbium to provide incredibly pure timing signals, which enable superior performance to GPS clocks.*”,”The clocks designed by the team rely on sealed cells containing a low-pressure gas of atoms. These cells are then interrogated with lasers at specific colors, and the information extracted is used to steer the laser wavelength to the atom—providing stability.”,”The clocks were deployed, along with other quantum sensing and timing technologies, at the Rim of the Pacific (RIMPAC) naval exercises in July 2022, off Hawaii, as part of an alternative position, navigation and timing challenge that pitted them against technology developed by other countries.”,”The full results from the field tests have now been published in the journal Nature Communications.”,”\”RIMPAC was the first time that an ensemble of optical atomic clocks was demonstrated at sea, a significant milestone for assured timing and navigation,\” said Ashby. \”The best quantum technologies from around the globe were installed within a shipping container during this exercise and spent more than three weeks on maneuvers. The University of Adelaide’s clocks were at the top of the performance chain of all clocks included in the exercise.\””,”While the clocks have been designed for this very specific application, future variants could have other uses, like next-generation GPS satellite constellations or accurate record keeping in high-frequency financial trading.”,”The university has partnered with Quantx Labs, a local quantum technologies company, with the goal of transferring the IP and know-how out of the research space and into industry.”,”\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tProvided by\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tUniversity of Adelaide\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t”,”\n\t\t\t\t\t\t\tMore from Optics\n\t\t\t\t\t\t “]’>Источник