Создан «вечный двигатель» для портативных атомных часов

Создан вечный двигатель для портативных атомных часов

Инженеры создали «вечный двигатель» для портативных атомных часов. Им удалось разработать технологию позволяющую портативным оптическим атомным часам самостоятельно запускаться и оставаться в стабильном состоянии путем самовосстановления.

Точное время имеет важное значение в навигации, спутниковом картографировании, определении состава экзопланет и телекоммуникаций следующего поколения. Однако в настоящее время атомные часы представляют собой массивные устройства весом в сотни килограммов, которые необходимо размещать в точных условиях, которые трудно поддерживать.
Поэтому ученые со всего мира стремятся создать портативные версии, которые будут работать в реальных условиях и смогут заменить существующие спутниковые навигационные системы, такие как GPS и ГЛОНАСС.

Исследования, проведенные в Университете Сассекса и продолженные в Университете Лафборо, устранили главный камень преткновения в разработке этих портативных атомных часов, разработав способ, как надежно включить их счетное устройство и поддерживать их работу.

Микрогребни являются фундаментальной частью будущих оптических атомных часов, они позволяют подсчитывать колебания «атомного маятника» в часах, преобразуя атомные колебания с частотой сотни триллионов раз в секунду в миллиарды раз в секунду — гигагерцовую частоту, которые современные электронные системы могут легко измерить.

Микрогребни, основанные на электронных совместимых оптических микрочипах, являются лучшими кандидатами для миниатюризации сверхточного хронометража нового поколения. Это передовые источники лазерной технологии, состоящие из сверхточных лазерных линий, равномерно расположенных в спектре, которые напоминают гребенку.

Этот своеобразный спектр открывает множество приложений, сочетающих сверхточный учет времени и спектроскопию, что может привести к открытию экзопланет или сверхчувствительных медицинских инструментов, основанных просто на сканировании дыхания.

В статье, опубликованной в журнале Nature, исследование, проведенное в Университете Сассекса профессором Алессия Паскуази и ее командой, определило способ, позволяющий системе запускаться самостоятельно и оставаться в стабильном состоянии — по сути самовосстанавливаясь.

«По сути, у нас есть «вечный двигатель» который всегда возвращается в одно и то же состояние, если что-то нарушает его работу», — сказала профессор Паскуази.

«Хорошо работающая микрогребенка использует особый тип волны, называемый резонаторным солитоном, который непросто получить. Подобно двигателю бензинового автомобиля, микрогребенка предпочитает оставаться в «выключенном состоянии». Когда вы заводите машину, вам нужен стартер, который заставляет двигатель правильно вращаться. На данный момент у микрокомбов нет хорошего «стартера». Это как если бы у вас постоянно разряжался аккумулятор в машине и вам нужно было бы, чтобы кто-то толкал ее под гору каждый раз, когда вам нужно ее использовать, в надежде, что она заведётся.»

Доктор Хуан Себастьян Тотеро Гонгора, научный сотрудник EPSRC в области квантовых технологий в Лафборо, объяснил, что «это работает как простая термодинамическая система, которая управляется «глобальными переменными», такими как температура и давление».

«При атмосферном давлении вы всегда найдете воду в виде льда при температуре -5 градусов или в виде пара при температуре выше 100 градусов, что бы ни происходило с молекулами воды раньше».

«Аналогично, когда мы устанавливаем электрические ток, приводящий лазер в соответствующее значение, здесь мы гарантируем, что микрогребенка будет работать в желаемом нами солитонном состоянии».

«Это система «установил и забыл» — «вечный двигатель», который всегда восстанавливает правильное состояние».

Разработка этой технологии является ключевой целью недавно созданного научно-исследовательского центра Emergent Photonics Laboratory, который сосредоточится на передовых оптических технологиях в Лафборо.

Microcomb является основным компонентом для создания портативного и сверхточного эталона времени, который крайне необходим для текущего и следующего поколения телекоммуникаций (5 и 6G+ и оптоволоконной связи), сетевой синхронизации (например, электрической сети) и уменьшит наши зависимость от GPS.

Профессор Паскуази говорит, что «микрогребни, как ожидается, произведут революцию в телекоммуникационных сетях, которые используют множество различных цветов для передачи как можно большего количества информации».

«В то время как в настоящее время в сетях используются отдельные лазеры для каждого цвета, микрогребни обеспечат компактную и энергоэффективную альтернативу с возможностью передачи сверхточного хронометража».

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.