Znajdź zawartość

Naukowcy z Uniwersytetu Nauki i Technologii Chin w Hefei poinformowali o bezprzewodowym przekazaniu informacji o czasie i częstotliwości zegara optycznego na odległość ponad 100 kilometrów. To zaś umożliwi synchronizowanie i monitorowanie optycznych zegarów atomowych tam, gdzie nie można ich połączyć za pomocą światłowodów. Nowa technika będzie miała olbrzymie znaczenie dla metrologii, nawigacji czy systemów pozycjonowania, a także dla poszukiwania ciemnej materii czy testowania teorii względności. Optyczne zegary atomowe składają się z trzech głównych elementów. Tworzą go atomy lub jony, które przechodzą pomiędzy poziomami energetycznymi z dobrze zmierzoną i stabilną częstotliwością odpowiadającą częstotliwości promieniowania optycznego spektrum elektromagnetycznego. To one stanowią wzorzec atomowy. Drugim elementem jest niezwykle precyzyjny laser. Częstotliwość emitowanego przezeń światła jest dopasowana do różnicy energetycznej pomiędzy poziomami w atomach tworzących wzorzec atomowy. Pomiar odbywa się poprzez zliczanie zmian pola elektromagnetycznego w świetle laserowym. Jednak częstotliwość drgań znacznie wykracza poza możliwości elektroniki. Dlatego też rolę przekładni, która zlicza poszczególne drgania, pełni optyczny grzebień częstotliwości, czyli mówiąc wprost, laser femtosekundowy. Emituje on serię niezwykle krótkich – liczonych w femtosekundach – impulsów, spełniających rolę podziałki. Jest ona synchronizowana z częstotliwością światła lasera dopasowanego do wzorca atomowego. Uzyskanie naprawdę precyzyjnych pomiarów czasu wymaga jednak ciągłego porównywania czasu z co najmniej dwóch zegarów atomowych. Janwei Pan kierował zespołem, który przesłał dane pomiędzy systemem odbiorczym a zegarem atomowym na odległość 113 kilometrów. Po 10 000 sekund okazało się, że różnice między oboma systemami wynosiły mniej nią 4x10-19, co oznacza, że bezprzewodowego porównania czasu zegarów atomowych można dokonać z dokładnością 1 sekundy na 100 miliardów lat. Nasza praca otwiera drogę do porównywania czasów zegarów atomowych znajdujących się na satelitach z zegarami atomowymi na Ziemi, mówi Pan. Jego zdaniem w przyszłości będą mogły powstać całe sieci zegarów optycznych, łączące pomiędzy sobą zegary znajdujące się na satelitach, zegary na satelitach z zegarami naziemnymi oraz zegary naziemne pomiędzy sobą. Chińczycy przygotowują się teraz do przeprowadzenia eksperymentów, w ramach których chcą sprawdzić przekazywanie danych z zegarów atomowych zarówno pomiędzy satelitami, jak i pomiędzy satelitami a Ziemią. Mamy nadzieję, że niestabilność takiego systemu nie przekroczy 5x10-18 w ciągu 10 000 sekund, mówi Pan. Satelita, który posłuży tym eksperymentom, ma zostać wystrzelony w 2026 roku. Chińscy naukowcy wykorzystali podczas swoich badań technologie opracowane na potrzeby chińskiego satelity Micius, który generuje kwantowo splątane pary fotonów. Służy on do badań nad bezpiecznym przesyłaniem informacji kwantowej. Zaangażowany jest w nie wybitny polski uczony, profesor Artur Ekert, jeden z twórców kryptografii kwantowej. « powrót do artykułu