Немецкие учёные совершили прорыв в точности измерения времени, представив мобильные атомные часы с погрешностью в одну секунду за 15 миллиардов лет,.

Немецкие учёные совершили прорыв в точности измерения времени, представив мобильные атомные часы с погрешностью в одну секунду за 15 миллиардов лет, что знаменует собой значительный прогресс в портативных квантовых технологиях измерения времени.

Эта разработка принадлежит исследователям из Физико-технического федерального института (PTB), национального метрологического института Германии в Брауншвейге, где физики раздвигают границы точности атомных часов. Мобильный прибор представляет собой важный шаг к тому, чтобы сделать атомные часы лабораторного класса практичными для полевого применения.

Революционная мультиионная технология

В основе этого прорыва лежит инновационная технология многоионных часов, разработанная профессором Таней Мельштойблер и её командой в PTB. В отличие от традиционных одноионных атомных часов, которые страдают от слабого сигнала, новая конструкция использует множество ионов для значительного повышения скорости измерения и точности.

«Часы с 10 ионами будут определять время и частоту в 10 раз быстрее, чем одноионные часы, в то время как часы со 100 ионами будут в 100 раз быстрее», — объяснила Мельштойблер. Многоионный подход позволяет создавать более простые и компактные лазерные системы, что делает часы пригодными для применения в сенсорных приложениях за пределами лабораторных условий.

Последнее достижение немецкой команды демонстрирует работу часов с систематической погрешностью, приближающейся к 18-му десятичному знаку. Этот уровень точности означает, что часы потеряют не более одной секунды за весь 15-миллиардный возраст Вселенной.

Появляются практические применения

Технология мобильных атомных часов появляется в то время, когда квантовые системы хронометража находят применение в реальном мире. Королевский флот Великобритании недавно провел первое подводное испытание квантовых атомных часов на борту беспилотной подводной лодки, продемонстрировав, как точное измерение времени решает навигационные задачи в условиях отсутствия GPS.

«Мы закладываем основу для того, чтобы флоты могли перемещаться, координировать действия и работать с точностью в любых условиях», — сказал Райан Хэнли из компании Infleqtion, чьи квантовые оптические атомные часы были протестированы на подводной лодке Royal Navy XV Excalibur. Подводное испытание доказало надежность устройства в ходе нескольких циклов погружения, потенциально позволяя подводным лодкам оставаться под водой в течение продолжительных периодов.

Транспортируемые атомные часы Германии открывают возможности для хронометрического нивелирования, позволяя производить измерения высоты с точностью до одного сантиметра путем обнаружения эффектов гравитационного замедления времени. Эта технология может революционизировать геодезию, позволяя выполнять точные измерения высоты между удаленными точками и улучшать мониторинг изменений уровня моря.

Этот прорыв ставит Германию в авангарде хронометража нового поколения, поскольку международное сообщество готовится к переопределению секунды с использованием оптических атомных часов к 2030 году. Эти достижения обещают повышенную точность GPS, улучшенные коммуникационные сети и новые возможности для фундаментальных физических исследований.