- В Китае запустили массовое производство атомных часов размером с ноготь.
- Устройство объёмом 2,3 куб. см, по данным разработчиков, теряет одну секунду за 30 000 лет.
- Миниатюризации добились без микроволнового резонатора — вместо него применили квантово-оптический метод CPT и компоненты уровня чипа.
Китай начал выпуск миниатюрных атомных часов, которые в стране называют самыми маленькими в мире. Устройство создала команда Уханьского университета. По заявленным характеристикам, часы размером с ноготь теряют всего одну секунду за 30 000 лет, а их серийное производство уже запущено.
Объём новой конструкции составляет 2,3 кубического сантиметра. Это заметно меньше, чем у обычных компактных атомных часов, которые, как правило, занимают несколько сотен кубических сантиметров и требуют несколько ватт мощности. Меньший размер упрощает установку таких модулей в технику, где критичны масса, энергопотребление и свободное место — например, в беспилотные аппараты, ракеты и подводные платформы.
Ключевое отличие разработки — принцип работы. В традиционных атомных часах стабильная частота задаётся через микроволновый резонатор, но именно он мешает сильнее уменьшать устройство. Китайская команда использовала эффект когерентного пленения населённостей, или CPT. Это квантовый способ, при котором атомы под действием света переходят в особое «тёмное» состояние и перестают поглощать свет. В этот момент система получает очень стабильный частотный ориентир.
Для этого в часах применяют микропаровую ячейку с атомами щелочного металла, например рубидия, и модулированный полупроводниковый лазер, который создаёт две оптические частоты. Когда разница между ними совпадает с энергетическим зазором атомов, возникает нужный сигнал. За счёт компактных лазеров и чиповых компонентов весь генератор удалось собрать в маломощный модуль, пригодный для масштабного производства.
При этом сами разработчики отмечают, что широкому распространению таких часов пока мешают высокая стоимость и жёсткие требования к лазерам. То есть технология уже доведена до серийного выпуска, но она всё ещё остаётся сложной и дорогой.
В последние месяцы несколько научных групп представили новые версии сверхточных часов. В MIT сообщали о росте точности оптических часов за счёт снижения квантового шума, а исследователи из Торонто и Национального института стандартов и технологий рассказывали о своих решениях в этой области.
Более компактные атомные часы можно встраивать в технику, где раньше для таких систем не хватало места или энергии. Это особенно важно для автономных платформ, которым нужна очень точная синхронизация и стабильный сигнал времени без крупного оборудования.
