قام الفيزيائيون بنقل معلومات الوقت والتردد على مسافة تزيد عن 100 كيلومتر في الفضاء الحر ، وهو ما يتجاوز بكثير الرقم القياسي السابق. يمكن استخدام هذه التقنية ، التي تجعل من الممكن مزامنة الساعات الضوئية ومراقبتها في البيئات التي تكون فيها التوصيلات القائمة على الألياف الضوئية غير عملية ، لوضع معايير أعلى للقياس والملاحة وتحديد المواقع. كما أن لديها تطبيقات لدراسات الفيزياء الأساسية مثل البحث عن المادة المظلمة وإعادة تعريف الثوابت الأساسية واختبار النسبية.
تحتوي الساعة الضوئية على ثلاثة مكونات رئيسية. الأول هو عينة من الذرات أو الأيونات التي تنتقل بين مستويات الطاقة بتردد مرجعي محدد جيدًا ومستقر للغاية في المنطقة الضوئية للطيف الكهرومغناطيسي. العنصر الثاني هو نظام التغذية المرتدة الذي "يقفل" إخراج الليزر (يسمى المذبذب المحلي) لهذا التردد المرجعي. يوفر المكون الثالث قياسًا دقيقًا جدًا لتردد الليزر ، عادةً عبر جهاز يُعرف باسم مشط التردد البصري (OFC).
ثانية واحدة في 100 مليار سنة
في العمل الجديد ، بقيادة الباحثين جيانوي بان ل جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين أظهر نشر التردد الزمني بين نظام التغذية المرتدة و OFC مفصولة بمسافة قياسية تبلغ 113 كم. بعد 10 ثانية ، كان عدم استقرار تردد الساعة أقل من 000 × 4-19، مما يعني أن الساعة مقارنة سيتم الاحتفاظ بالأخطاء في غضون ثانية واحدة بعد 100 مليار سنة. ويشير الباحثون إلى أن هذه القيمة تتجاوز المعيار المطلوب لإعادة تعريف الوحدة الأساسية للوحدة الثانية ، والتي من المقرر مناقشتها في المؤتمر العام للأوزان والمقاييس عام 2026.
المحاولات السابقة لنشر الوقت والتردد في الفضاء الحر بهذه الدقة العالية لم تتجاوز عشرات الكيلومترات ، والتي لاحظ الباحثون أنها غير كافية للإرسال عالي الدقة في الروابط من القمر الصناعي إلى الأرض. يقول بان: "يفتح هذا العمل الطريق أمام نشر التردد الزمني عبر الأقمار الصناعية ، ونتوقع أن تصبح روابط OFC ذات الفضاء الحر لمسافات طويلة ، جنبًا إلى جنب مع وصلات الترددات الزمنية القائمة على الألياف والقمر الصناعي ، مهمة أجزاء من شبكات الساعات الضوئية المستقبلية ".
الباحثون الذين أبلغوا عن عملهم في الطبيعة، نخطط الآن لتطوير ساتل تجارب علم الكم بالمدار الأرضي المتوسط إلى المدار الاستوائي المتزامن مع الأرض (MEO-to-GEO) يمكنه تحقيق كل من معيار التردد البصري القائم على القمر الصناعي GEO ونقل التردد الأرضي عبر الأقمار الصناعية. نأمل أن يكون لهذا النظام عدم استقرار في التردد الزمني أقل من 5 × 10-18 في 10 ثانية ، "يقول بان. "يتم إنشاء روابط مقارنة ثنائية الاتجاه مع المحطة في الصين التي عملنا معها في هذه الدراسة والمحطة الخارجية لتحقيق مقارنة ساعة بصرية عابرة للقارات. من المقرر إطلاق هذا القمر الصناعي في عام 000. "
