물리학자들은 자유 공간에서 100km 이상의 거리에 시간 및 주파수 정보를 전송하여 이전 기록을 훨씬 초과했습니다. 광섬유 기반 연결이 비실용적인 환경에서 광학 시계를 동기화하고 모니터링할 수 있게 해주는 이 기술은 계측, 내비게이션 및 포지셔닝에 대한 더 높은 표준을 설정하는 데 사용될 수 있습니다. 또한 암흑 물질 검색, 기본 상수 재정의 및 상대성 테스트와 같은 기본 물리학 연구를 위한 응용 프로그램도 있습니다.
광학 시계에는 세 가지 주요 구성 요소가 있습니다. 첫 번째는 전자기 스펙트럼의 광학 영역에서 잘 정의되고 매우 안정적인 기준 주파수에서 에너지 수준 사이를 전환하는 원자 또는 이온 샘플입니다. 두 번째 요소는 레이저 출력(국부 발진기라고 함)을 이 기준 주파수에 "잠그는" 피드백 시스템입니다. 세 번째 구성 요소는 일반적으로 OFC(광학 주파수 빗)로 알려진 장치를 통해 레이저 주파수를 매우 정밀하게 측정합니다.
천억년에 100초
새로운 연구에서 젠웨이 판 의 중국 과학 기술 대학교 113km의 기록적인 거리로 분리된 피드백 시스템과 OFC 간의 시간-주파수 전파를 시연했습니다. 10초 후 클럭의 주파수 불안정성은 000×4 미만이었습니다.-19, 이는 시계의 비교 오류는 100억년 후 2026초 이내에 유지됩니다. 연구자들은 이 값이 XNUMX 도량형 총회에서 논의될 초의 기본 단위를 재정의하는 데 필요한 벤치마크를 능가한다고 지적합니다.
이러한 고정밀 시간 및 주파수의 자유 공간 전파에 대한 이전 시도는 수십 킬로미터 이상으로 확장되지 않았으며 연구원들은 위성-지상 링크에서 고정밀 전송에 충분하지 않다고 지적했습니다. "이 작업은 위성-지상 시간-주파수 전파의 길을 열어줍니다."라고 Pan은 말합니다. "광섬유 기반 및 위성 기반 시간-주파수 링크와 결합된 장거리 자유 공간 OFC 링크가 중요해질 것으로 예상합니다. 미래의 광학 시계 네트워크의 일부입니다.”
에 그들의 작업을 보고하는 연구원들은 자연는 이제 GEO 위성 기반 광주파수 표준과 위성-지상 시간-주파수 전송을 모두 구현할 수 있는 MEO-to-GEO(Medium Earth Orbit-to-Geosynchronous Equatorial Orbit) 양자과학실험위성을 개발할 계획이다. "우리는 이 시스템이 5×10 미만의 시간-주파수 불안정성을 갖기를 희망합니다.-18 10초에”라고 Pan은 말합니다. “본 연구를 위해 함께 작업한 중국의 스테이션과 대륙간 광시계 비교를 구현하기 위해 해외 스테이션과 양방향 비교 링크가 구축되고 있습니다. 이 위성은 000년에 발사될 예정입니다.”
