פיזיקאים העבירו מידע על זמן ותדירות למרחק של יותר מ-100 ק"מ בשטח פנוי, הרבה מעבר לשיא הקודם. הטכניקה, המאפשרת לסנכרן ולנטר שעונים אופטיים בסביבות שבהן חיבורים מבוססי סיבים אופטיים אינם מעשיים, תוכל לשמש כדי לקבוע סטנדרטים גבוהים יותר למטרולוגיה, ניווט ומיקום. יש לו גם יישומים ללימודי פיזיקה בסיסיים כמו חיפוש אחר חומר אפל, הגדרה מחדש של קבועים בסיסיים ובדיקת תורת היחסות.
לשעון אופטי יש שלושה מרכיבים עיקריים. הראשון הוא מדגם של אטומים או יונים שעוברים בין רמות אנרגיה בתדר ייחוס מוגדר היטב ויציב ביותר באזור האופטי של הספקטרום האלקטרומגנטי. האלמנט השני הוא מערכת משוב ש"נועלת" את הפלט של לייזר (הנקרא מתנד מקומי) לתדר ייחוס זה. הרכיב השלישי מספק מדידה מדויקת מאוד של תדר הלייזר, בדרך כלל באמצעות מכשיר המכונה מסרק תדר אופטי (OFC).
שנייה אחת ב-100 מיליארד שנים
בעבודה החדשה, חוקרים בראשות Jianwei Pan של אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין הדגים הפצת זמן-תדר בין מערכת משוב ל-OFC מופרדים על ידי מרחק שובר שיא של 113 ק"מ. לאחר 10 שניות, אי יציבות התדר של השעון הייתה פחות מ-000×4-19, מה שמרמז שהשעון של השוואה שגיאות יישמרו תוך שנייה אחת לאחר 100 מיליארד שנים. החוקרים מציינים כי ערך זה עולה על הרף הנדרש כדי להגדיר מחדש את היחידה הבסיסית של השניה, שאמורה לדון בוועידה הכללית של 2026 למשקלים ומידות.
ניסיונות קודמים להפצת זמן ותדירות במרחב פנוי ברמת דיוק כה גבוהה לא נמשכו מעבר לעשרות קילומטרים, מה שהחוקרים מציינים כי אינו מספיק לשידור דיוק גבוה בקישורי לוויין לקרקע. "עבודה זו פותחת את הנתיב להפצת תדר זמן לווייני-קרקע", אומר פאן, "ואנו צופים שקישורי OFC לטווחים ארוכים, בשילוב עם קישורי תדר זמן מבוססי סיבים ומבוססי לוויין, יהפכו חשובים. חלקים של רשתות שעונים אופטיים עתידיים".
החוקרים המדווחים על עבודתם ב טבע, כעת מתכננים לפתח לוויין ניסוי מדעי קוונטי של מסלול כדור הארץ-למסלול גיאוסינכרוני (MEO-to-GEO), שיכול לממש גם תקן תדר אופטי מבוסס לוויין GEO וגם העברת תדר זמן-קרקע של לוויין. "אנו מקווים שלמערכת הזו תהיה חוסר יציבות בתדר זמן של פחות מ-5×10-18 ב-10 שניות", אומר פאן. "נקשרים קישורי השוואה דו-כיוונית עם התחנה בסין שאיתה עבדנו עבור המחקר הזה והתחנה בחו"ל כדי לממש השוואה בין שעון אופטי בין יבשתי. הלוויין הזה מתוכנן לשגר ב-000".
