中国は興味深い時代に生きています。文字通り。彼が最近、これまでで最も正確な原子時計を開発したとすると、今度はクロノスの統治をさらに深く掘り下げることになります。でも、最初から行きましょう。時間については逆説的なところがあります。 測定するデバイスが小さくなるほど、その精度がより重要になります。 何十年もの間、これまでに作られた中で最も正確な原子時計は、巨大かつ繊細で、研究室や衛星に限られていました。しかし、それは変わりつつあります。
現在、陳潔華氏が率いる武漢大学のチームは、すでに世界最小と考えられている原子時計を開発した。爪ほどの大きさの装置だ。 わずか2.3立方センチメートルで、3万年に1秒しか失われません。それは技術的な好奇心のように見えるかもしれませんが、実際には静かな革命です。なぜなら、ドローンのようなシステムでは、時間は抽象的な基準ではなく、すべての基礎となるからです。
それを理解するには、本質的なことから始めるのが最善です。原子時計は、歯車や振動する結晶を使って時間を測定するのではなく、より安定したもの、つまり原子のエネルギー遷移を観察することによって時間を測定します。 これらの振動は非常に規則的であるため、2 番目の振動を定義する普遍的なパターンとして機能します。。
問題は、これまでこの精度には、サイズ、消費量、壊れやすさという代償が伴うことです。従来の原子時計は数百個を占有することがある 立方センチメートルであり、数ワットのエネルギーを消費します。 精度を失わずにそれらを減らすことは、ほぼ不可能な課題でした…応用量子物理学が登場するまでは。
Review of Scientific Instruments で説明されているこの新しいデバイスは、コヒーレント ポピュレーション キャプチャと呼ばれる技術を使用しており、これにより、かさばるマイクロ波コンポーネントを省略し、よりコンパクトな光学システムに置き換えることができます。大きな共振空洞の代わりに、レーザーと原子を含む小さなセルを使用して、非常に安定した時間基準を生成します。 その結果、チップに原子時計が組み込まれることになります。
ここでドローンが登場します。現代のドローンは単に飛行する機械ではなく、完璧なタイミングに依存するシステムです。自分の位置を特定するには、衛星信号が到着するまでにかかる時間を測定して自分の位置を計算する必要があります。 他のドローンと連携するには、マイクロ秒の精度で動作する必要があります。通信したり干渉を回避したりするには、同じ時間参照を共有する必要があります。
これらすべてのケースにおいて、時間上の小さな誤差が空間上の誤差に変換されます。なぜならGPSなどは 距離を直接測定するのではなく、時間を測定します。信号が 10 億分の 1 秒遅れて到着すると、誤差は数十センチメートルになる可能性があります。 複数の信号を掛け合わせるとメートルに変換できます。ドローンの場合、それはコースを逸脱したり、安定性を失ったり、目標を見逃したりすることを意味する可能性があります。
したがって、これまで多くのシステムは、衛星上のクロックや大型の機器などの外部クロックに依存していました。しかし、これらの新しい小型原子時計の登場により、すべてが変わります。 ドローンが初めて、独自の超高精度の時刻基準を搭載できるようになりました。つまり、 GPS 信号を失っても航行を続け、他のドローンと連携した編隊を維持したり、前例のない精度で複雑な操縦を実行したりできます。
簡単に言えば、次のようなものです 駅や空港で時計に頼る生活から、完璧な時計をポケットに入れて持ち歩く時代へ。その影響は軍事分野を超えています。また、自律航法、水中探査、センサーネットワーク、そして一般に、動作中の正確な同期に依存するあらゆるテクノロジーにも影響を与えます。
