光学原子钟有可能将计时和大师定位系统精度提升1000倍现金九游体育app平台，从而提能手机、计较机和导航系统的精度。 然则，由于其体积繁密、结构复杂，因此无法在计算执行室之外无为使用。刻下，好意思国普渡大学（Purdue University）和瑞典查默斯理工大学（Charmers University of Technology）的科学家们愚弄片上微型计较机拓荒出了一种打破性工夫。

这项改进不错大大减轻光学原子钟系统，使其更实用、更易赢得。 服从若何？ 导航、自动驾驶汽车和地舆空间监测范围的要紧逾越。

咱们的手机、电脑和 GPS 系统概况提供高度精准的时期和定位，这要归功于大师 400 多台原子钟。 每一个时钟，无论是机械时钟、原子钟还是数字时钟，都依赖于两个重要部件：悠扬器和计数器。 悠扬器产生有功令的重叠信号，而计数器则测量其周期。 在原子钟中，这些周期来自原子以极其精准的频率在两种能量情景之间的振动。

大精深原子钟依靠微波频率来带领这些原子悠扬。 然则，最近的计算探索了愚弄激光以光学神气产生这些悠扬。 就像一把标得很细的尺子不错进行更精准的测量不异，光学原子钟不错把一秒钟分红更小的分数，从而大大提升计时精度--千千万万倍。

与梳齿不异，微梳齿由均匀散播的光频谱构成。 通过将微梳齿锁定在超窄线宽激光器上，进而锁定在频率踏实性极高的原子鼎新上，就能制造出光学原子钟。 这么，频率梳就像一座桥梁，将光学频率的原子跃迁与无线电频率的时钟信号继续起来。 计算东说念主员的光子芯片（图片右侧）包含 40 个微梳发生器，宽度仅为 5 毫米。 图片泉源：查尔默斯理工大学，吴凯怡

"今天的原子钟使 GPS 系统的定位精度达到几米。 使用光学原子钟，不错达到几厘米的精度。 这就提升了车辆和悉数基于定位的电子系统的自主性。" 普渡大学的王人明浩深入是最近发表在《天然-光子学》（Nature Photonics）上的一项计算的合著者，他说："光学原子钟还能探伤地球名义纬度的微弱变化，可用于监测火山行为等。"

然则，刻下的光学原子钟体积繁密，需要复杂的执行室配备特定的激光成就和光学元件，因此很难在执行室除外的环境中使用，比如卫星、良友计算站或无东说念主机。 刻下，普渡大学和查尔姆斯大学的一个计算小组拓荒出了一种工夫，使光学原子钟的体积大大减轻，不错在社会上更无为地使用。

就像梳子的齿不异，微梳子由均匀散播的光频谱构成。 通过将微梳齿锁定在超窄线宽激光器上，进而锁定在频率踏实性极高的原子鼎新上，就能制造出光学原子钟。 这么，频率梳就像一座桥梁，将光学频率的原子鼎新与无线电频率的时钟信号继续起来，而无线电频率的时钟信号是不错通过电子神气检测到的，因此不错对悠扬进行计数，从而杀青超高精度。 计算东说念主员的光子芯片包含 40 个微型频梳发生器，宽度仅为 5 毫米。 府上泉源：查尔默斯理工大学，吴凯怡

《天然-光子学》（Nature Photonics）杂志最近发表的一篇计算著作先容了这项新工夫的中枢--一种基于芯片的微型成就，称为微梳齿。 就像梳子的齿不异，微梳子不错产生均匀散播的光频光谱。

王人明浩说："这么，其中一个梳齿频率就能锁定到激光频率，而激光频率又能锁定到原子钟悠扬。"

天然光学原子钟的精度要高得多，但其悠扬频率在数百太赫兹范围内--这个频率太高，任何电子电路都无法径直"计数"。 但计算东说念主员的微蜂窝芯片概况科罚这个问题，同期使原子钟系统大幅减轻。

"运道的是，咱们的微蜂窝芯片不错充任原子钟的光信号和用于计较原子钟悠扬的无线电频率之间的桥梁。 此外，微蜂窝的最小尺寸使原子钟系统在保合手其超高精度的同期大幅减轻成为可能，"该计算的共同作家、查尔默斯大学光子学深入维克多-托雷斯-公司（Victor Torres Company）说。

Victor Torres Company - 查尔姆斯理工大学。 府上泉源：查尔默斯理工大学，Michael Nystås

另一个主要防碍是，既要杀青悉数这个词系统踏实所需的"自参照"，又要使微蜂窝的频率与原子钟的信号澈底一致。

"事实深入，一个微蜂窝是不够的，咱们设法通过将两个微蜂窝配对来科罚这个问题，这两个微蜂窝的梳齿间距（即相邻齿之间的频率散伙）很接近，但有很小的偏移，举例 20 千兆赫。 这个 20 千兆赫的偏移频率将四肢电子可检测的时钟信号。" 普渡大学该计算的主要作家吴开义说："通过这种神气，咱们不错让系统将原子钟的精准时期信号鼎新到更容易获取的无线电频率上。"

图为王人明浩深入在对微蜂窝芯片进行表征的执行室。 图片泉源：普渡大学，亚历山大-摩尔

新系统还包括集成光子学，即使用芯片元件而不是渊博的激光光学元件。

"光子集成工夫不错将光学原子钟的光学元件，如频率梳、原子源和激光器等，集成到微米到毫米级的微弱光子芯片上，从而大大减小了系统的体积和分量，"吴开义博士说。

这项改进不错为大范围出产铺平说念路，使光学原子钟在社会和科学范围的一系列应用变得愈加经济实惠和易于获取。 对光学频率周期进行"计数"所需的系统除了微蜂窝外还需要好多元件，如调制器、探伤器和光放大器。 这项计算科罚了一个迫切问题，并展示了一种新的结构，但下一步责任是将悉数必要元件整合到芯片上，以创建一个好意思满的系统。

维克托-托雷斯公司说："咱们但愿，将来材料和制造工夫的逾越能进一步简化这项工夫，让咱们更接近超精准计时成为手机和电脑程序功能的寰宇。"

这项计算发表在《天然-光子学》（Nature Photonics）上。

编译自/ScitechDaily现金九游体育app平台