Ilmuwan lebih dekat untuk menciptakan jam atom berukuran super akurat yang dapat masuk ke dalam ponsel cerdas Anda
Chip komputer seperti sisir baru bisa menjadi kunci untuk melengkapi drone, smartphone, dan kendaraan otonom dengan teknologi penentuan posisi kelas militer yang sebelumnya terbatas pada agensi ruang angkasa dan laboratorium penelitian.
Para ilmuwan telah mengembangkan “chip microcomb”-chip komputer selebar 5 milimeter (0,2 inci) yang dilengkapi dengan gigi kecil seperti yang ada di sisir-yang dapat membuat jam atom optik, potongan waktu yang paling tepat di planet ini, kecil dan cukup praktis untuk penggunaan dunia nyata.
Ini bisa berarti sistem yang dilengkapi GPS seribu kali lebih akurat daripada yang terbaik yang kita miliki saat ini, meningkatkan semuanya mulai dari smartphone dan navigasi drone hingga pemantauan seismik dan survei geologi, kata para peneliti dalam a penyataan. Mereka menerbitkan temuan mereka 19 Februari di jurnal Fotonik Alam.
Naik dan atom
“Jam atom hari ini memungkinkan sistem GPS dengan akurasi posisi beberapa meter [where 1 meter is 3.3 feet]. Dengan jam atom optik, Anda dapat mencapai ketepatan hanya beberapa sentimeter [where 1 centimeter is 0.4 inches]”belajar rekan penulis Minghao QiProfesor Teknik Listrik dan Komputer di Purdue University, mengatakan dalam pernyataan itu.
Terkait: Berapa lama waktu kedua?
“Ini meningkatkan otonomi kendaraan, dan semua sistem elektronik berdasarkan penentuan posisi. Jam atom optik juga dapat mendeteksi perubahan minimal dalam garis lintang pada permukaan bumi dan dapat digunakan untuk pemantauan, misalnya, aktivitas vulkanik.”
Ada sekitar 400 presisi tinggi jam atom di seluruh dunia, yang menggunakan prinsip -prinsip mekanika kuantum untuk menjaga waktu.
Ini biasanya melibatkan penggunaan gelombang mikro untuk merangsang atom untuk bergeser di antara keadaan energi. Pergeseran ini, yang disebut osilasi, terjadi secara alami pada tingkat yang sangat tinggi, bertindak seperti jam berdetak ultra-presisi yang membuat ketepatan waktu tetap akurat dalam satu persimal dari satu detik.
Itulah sebabnya jam atom membentuk tulang punggung waktu universal terkoordinasi (UTC) – yang digunakan untuk mengatur zona waktu global – dan GPS (sistem penentuan posisi global) satelit, yang mengandalkan ketepatan waktu atom untuk memberikan data penentuan posisi ke mobil, smartphone, dan perangkat lainnya.
Meskipun akurasi yang luar biasa ini, jam atom tradisional jauh lebih tidak akurat daripada jam atom optik. Di mana jam atom standar menggunakan frekuensi gelombang mikro untuk menggairahkan atom, jam atom optik menggunakan cahaya laser, memungkinkan mereka untuk mengukur getaran atom pada skala yang jauh lebih halus – membuatnya ribuan kali lebih tepat.
Sampai sekarang, jam atom optik telah terbatas pada lingkungan ilmiah dan penelitian yang sangat terbatas, seperti Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA dan Institut Nasional Standar dan Teknologi (NIST). Ini karena mereka sangat kompleks, menempatkan mereka di luar jangkauan kipas Casio standar Anda.
Memanfaatkan gigi sisir
Chip microcomb dapat mengubah ini dengan menjembatani kesenjangan antara sinyal optik frekuensi tinggi (yang digunakan jam atom optik) dan frekuensi radio yang digunakan dalam sistem navigasi dan komunikasi yang diandalkan oleh elektronik modern.
“Seperti gigi sisir, microcomb terdiri dari spektrum frekuensi cahaya yang didistribusikan secara merata. Jam atom optik dapat dibangun dengan mengunci gigi mikrokomb ke laser ultra-narrow-linewidth, yang pada gilirannya mengunci transisi atom dengan stabilitas frekuensi yang sangat tinggi,” yang dijelaskan oleh para peneliti.
Mereka menyamakan sistem baru dengan satu set roda gigi, di mana gigi kecil yang berputar cepat (frekuensi optik) menggerakkan yang lebih besar, lebih lambat (frekuensi radio). Sama seperti gerakan transfer persneling saat mengurangi kecepatan, microcomb bertindak sebagai konverter yang mengubah osilasi atom yang sangat cepat menjadi sinyal waktu yang stabil yang dapat diproses oleh elektronik.
“Selain itu, ukuran minimal microcomb memungkinkan untuk mengecilkan sistem jam atom secara signifikan sambil mempertahankan ketepatannya yang luar biasa,” rekan penulis studi Victor Torres CompanyProfesor Photonics di Chalmers, mengatakan dalam pernyataan itu. “Kami berharap kemajuan masa depan dalam bahan dan teknik manufaktur dapat lebih jauh merampingkan teknologi, membawa kami lebih dekat ke dunia di mana ketepatan waktu yang sangat tepat adalah fitur standar di ponsel dan komputer kami.”
