Команда квантовых физиков разработала новые подходы, которые не только уменьшают размер часов, но и делают их достаточно надежными для транспортировки из лаборатории и использования в «реальном мире». Квантовые часы станут более реальной и применимой в реальном мире технологией благодаря новому исследованию. Его провели ученые из Университета Бирмингема под руководством Британского Центра квантовых технологий, датчикам и синхронизации.

Ученые разработали решение: особую упаковку, которая представляет собой «коробку» объемом около 120 литров и весом менее 75 кг. Работа опубликована в журнале Quantum Science and Technology.

В основе новой конструкции лежит камера сверхвысокого вакуума меньшего размера, чем любая из ранее использовавшихся в области квантового учета времени. Эту камеру можно использовать для улавливания атомов, а затем их охлаждения к значению, которое очень близко к абсолютному нулю. Так они достигли состояния, в котором их можно использовать для прецизионных квантовых датчиков.

Физикам удалось захватить почти 160 тыс. ультрахолодных атомов внутри камеры менее чем за секунду. Кроме того, они показали, что могут транспортировать систему на расстояние более 200 км, прежде чем настроить ее так, чтобы она была готова к проведению измерений менее чем за 90 минут. Система смогла выдержать повышение температуры на 8 градусов выше комнатной во время транспортировки.

Ведущий автор новой работы, доктор Йогешвар Кейл, отметил в пресс-релизе к новому исследованию, что «стабильность и точность оптических часов делают их критически важными для многих будущих информационных сетей и коммуникаций».

Как только у людей будет система, готовая к использованию за пределами лаборатории, ученые смогут использовать их, например, в наземных навигационных сетях, где все такие часы соединены через оптическое волокно и начали «общаться» друг с другом. Такие сети уменьшат зависимость человечества от систем GPS, которые иногда могут давать сбои.

«Эти переносные оптические часы не только помогут улучшить геодезические измерения — фундаментальные свойства формы Земли и изменения силы тяжести, — но также будут служить предшественниками для мониторинга и идентификации геодинамических сигналов, таких как землетрясения и извержения вулканов на ранних стадиях», — заключают ученые.