Fizikçiler, zaman ve frekans bilgilerini boş uzayda 100 km'den fazla bir mesafeye aktararak önceki rekoru çok aştı. Optik fiber tabanlı bağlantıların pratik olmadığı ortamlarda optik saatleri senkronize etmeyi ve izlemeyi mümkün kılan teknik, metroloji, navigasyon ve konumlandırma için daha yüksek standartlar belirlemek için kullanılabilir. Aynı zamanda karanlık madde arama, temel sabitleri yeniden tanımlama ve göreliliği test etme gibi temel fizik çalışmaları için uygulamaları vardır.
Bir optik saatin üç ana bileşeni vardır. Birincisi, elektromanyetik spektrumun optik bölgesinde iyi tanımlanmış ve oldukça kararlı bir referans frekansında enerji seviyeleri arasında geçiş yapan atom veya iyonların bir örneğidir. İkinci eleman, bir lazerin çıkışını (yerel osilatör olarak adlandırılır) bu referans frekansına "kilitleyen" bir geri besleme sistemidir. Üçüncü bileşen, genellikle optik frekans tarağı (OFC) olarak bilinen bir cihaz aracılığıyla lazer frekansının çok hassas bir ölçümünü sağlar.
100 milyar yılda bir saniye
Yeni çalışmada, liderliğindeki araştırmacılar Jianwei Pan arasında Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi 113 km'lik rekor bir mesafeyle ayrılan bir geri bildirim sistemi ile bir OFC arasında zaman-frekans yayılımını gösterdi. 10 000 saniye sonra, saatin frekans istikrarsızlığı 4×10-19, yani saatin karşılaştırma hatalar 100 milyar yıl sonra bir saniye içinde tutulacaktı. Araştırmacılar, bu değerin, 2026 Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı'nda tartışılacak olan saniyenin temel birimini yeniden tanımlamak için gereken ölçütü aştığını belirtiyorlar.
Zamanın ve frekansın bu kadar yüksek hassasiyette serbest uzayda yayılmasına yönelik önceki girişimler, düzinelerce kilometrenin ötesine geçmedi, araştırmacılar bunun uydudan yere bağlantılarda yüksek hassasiyetli iletim için yetersiz olduğunu belirtiyor. Pan, "Bu çalışma, uydu-yer zaman-frekans yayılımına giden yolu açıyor" diyor ve "uzun mesafeli boş alan OFC bağlantılarının, fiber tabanlı ve uydu tabanlı zaman-frekans bağlantılarıyla birleştiğinde önemli hale geleceğini tahmin ediyoruz." gelecekteki optik saat ağlarının parçaları.
Çalışmalarını rapor eden araştırmacılar Tabiat, şimdi hem GEO uydu tabanlı optik frekans standardını hem de uydu-yer zaman-frekans transferini gerçekleştirebilen Orta Dünya Yörüngesinden Jeosenkron Ekvator Yörüngesine (MEO-to-GEO) kuantum bilimi deney uydusu geliştirmeyi planlıyor. "Bu sistemin 5×10'dan daha düşük bir zaman-frekans kararsızlığına sahip olacağını umuyoruz.-18 10 saniyede,” diyor Pan. “Bu çalışma için birlikte çalıştığımız Çin'deki istasyonla ve kıtalararası bir optik saat karşılaştırması gerçekleştirmek için denizaşırı istasyonla iki yönlü karşılaştırma bağlantıları kuruluyor. Bu uydunun 000 yılında fırlatılması planlanıyor.”
