Физики представят портативные сверхточные оптические часы

Главный камень преткновения в разработке портативных сверхточных оптических часов был решен благодаря международному сотрудничеству ученых, включая университеты Стратклайда, Лафборо и Сассекса. Ученые выяснили, как оптические часы, которые предназначены для замены спутниковых навигационных систем, таких как GPS и Galileo, могут быть надежно включены и продолжать работать. 

Оптические атомные часы являются вершиной устройств для измерения времени, теряя менее одной секунды каждые десять миллиардов лет, но в настоящее время они представляют собой массивные устройства весом в сотни килограммов, которые необходимо размещать в точных условиях. Портативные оптические часы были провозглашены будущим сверхточных часов — сверхнадежной альтернативы спутниковому географическому картографированию, и ученые всего мира стремятся разработать часы, которые будут работать в реальных условиях.

До сих пор важнейший компонент хронометра оптических часов, микрогребенки — сверхбыстрые лазерные лучи, которые действуют как оптические линейки, одновременно излучая множество точных цветов, равномерно разнесенных по частоте, — оказывались проблематичными. Их физика делает их неспособными запускаться и, что особенно важно, оставаться в рабочем состоянии. 

Международное сотрудничество решило эту проблему в новой статье, опубликованной в журнале Nature, разработав способ автоматического запуска этих сверхбыстрых лазерных лучей, а также обеспечив их надежность, проложив путь к реальным портативным оптическим часам, которые будут иметь приложения. в сверхчувствительных медицинских инструментах, сверхбыстрых сетях онлайн-коммуникаций и навигационных системах. 

Профессор Алессия Паскуази из Университета Лафборо, руководитель проекта, сказала: «Хорошо работающая микрогребенка использует особый тип волны, называемый резонаторным солитоном, получить который непросто. Подобно двигателю бензинового автомобиля, микрогребень предпочитает оставаться в «выключенном состоянии». Когда вы заводите машину, вам нужен стартер, который заставляет двигатель правильно вращаться». 

«На данный момент у микрокомбов нет хорошего «стартера». Это похоже на то, как если бы в вашей машине постоянно разряжался аккумулятор, и вам нужно, чтобы кто-то толкал ее вниз каждый раз, когда вам нужно ее использовать, в надежде, что она заведется. Если представить себе, что в микрогребенчатом лазере обычно резонатор-солитон исчезает, когда кто-то просто разговаривает в комнате, то вы видите, что здесь возникает проблема.

«Теперь мы нашли способ позволить системе самозапускаться и оставаться в желаемом состоянии полости-солитона навсегда — самовосстанавливаясь — независимо от внешних возмущений».

«Солитоны резонаторов, важнейшие элементы этих микрогребенчатых устройств, были теоретически обнаружены в Стратклайде в середине 1990-х годов», — сказал профессор Джан-Лука Оппо, член международного сотрудничества Стратклайда с физического факультета университета .

«Удивительно видеть эти математические формы волны экспериментально реализованными в этих самозапускающихся устройствах, в прямом соответствии с результатами наших симуляций и на благо общества в целом».