Na świecie jest tylko sześć takich urządzeń. Teraz będą lepsze dzięki Komisji Europejskiej

Zegary atomowe są kluczowe do przeprowadzania wielu eksperymentów naukowych i działania wielu “codziennych” technologii, np. GPS. Na świecie jest obecnie sześć zegarów atomowych – są toporne i niemobilne, często wypełniają całe laboratoria. Wkrótce może się to zmienić dzięki AQuRA.
Zegary kwantowe są podstawą działania Internetu i nawigacji GPS /Fot. AQuRA

Zegary kwantowe są podstawą działania Internetu i nawigacji GPS /Fot. AQuRA

AQuRA (Advanced Quantum Clock for Real-World Application) to konsorcjum skupiające europejskie uniwersytety, partnerów przemysłowych i instytucje metrologiczne w dążeniu do stworzenia zegarów atomowych opartych na zjawiskach kwantowych bardziej wytrzymałymi i kompaktowymi. To bardzo ważny cel, który pozwoli na usprawnienie istniejących sieci telekomunikacyjnych lub instrumentów wykrywających fale grawitacyjne.

Czytaj też: Optyczny zegar atomowy, jakiego jeszcze nie było. To wręcz idealny instrument badawczy

Konsorcjum AQuRA otrzymało od Komisji Europejskiej grant w wysokości 7,5 mln euro na stworzenie najdokładniejszego zegara atomowego na świecie. Przełomowe urządzenie, nad którym prace już trwają, ma być gotowe w ciągu 3,5 roku. Szczegóły przełomowej technologii opisano już jakiś czas temu w czasopiśmie Nature.

Trzeba coś zmienić w świecie zegarów atomowych

Nowoczesne optyczne zegary atomowe są następcami “zwykłych” zegarów atomowych, które były używane przez dekady. Atomy w optycznych zegarach atomowych emitują światło w widmie optycznym – wykorzystują zaawansowaną technologię kwantową i obecnie istnieją jako skomplikowane instalacje w laboratoriach fizycznych.

Czytaj też: Stworzono najdokładniejszy zegar atomowy. Nie spóźni się nawet przez 30 mld lat

Unia Europejska mierzy stan rozwoju aplikacji technologicznych w kategoriach tzw. poziomu gotowości technologicznej, czyli TRL. TRL-1 oznacza, że podstawowe zasady, które mogą prowadzić do komercjalizacji technologii, zostały zaobserwowane, podczas gdy najwyższy poziom, TRL-9, oznacza, że produkty są zbudowane i działają w rzeczywistym środowisku.

Dzięki AQuRA chcemy doprowadzić optyczne zegary atomowe do poziomu TRL-7: poziomu, na którym pierwsze prototypowe zegary działają w rzeczywistym środowisku. Byłaby to znaczna poprawa w stosunku do obecnego stanu wiedzy. Konsorcjum iqClock, poprzednik AQuRA, zdołało doprowadzić optyczne zegary atomowe do poziomu TRL-5, gdzie technologia w większości nadal działa w kontrolowanym środowisku laboratoryjnym. W praktyce naszym celem jest zbudowanie zegara, który myliłby się tylko o około pięć sekund w ciągu całego wieku Wszechświata – ale w taki sposób, że można zabrać ten zegar na wyboistą przejażdżkę na pokładzie ciężarówki, po której nadal działa idealnie. Florian Schreck, szef konsorcjum AQuRA

Stworzenie takich zegarów atomowych, wymaga współpracy fizyków, inżynierów i specjalistów w dziedzinie metrologii. Znaleziono już ośmiu partnerów z sześciu różnych krajów europejskich, które przyczynią się do budowy zegarów AQuRA.

Atomy to najlepsze urządzenia do odmierzania czasu, jakie mamy. Każdy atom danego typu jest dokładnie taki sam, w związku z czym pomiary czasu za pomocą światła emitowanego przez atomy można wykonać niezwykle precyzyjnie. Zabawne jest to, że do kontrolowania najmniejszych znanych nam rzeczy – atomów – potrzebujemy największych maszyn, jakie można jeszcze zbudować w uniwersyteckim laboratorium fizycznym. Miejmy nadzieję, że za cztery lata ten kontrast będzie mniejszy. Nie będzie można jeszcze kupić optycznego atomowego zegarka kieszonkowego, ale być może spotkamy tam w prawdziwym świecie niezwykle precyzyjne zegary kwantowe wielkości małej szafki. Florian Schreck

Konsorcjum AQuRA zamierza stworzyć nowe zegary, testować je w terenie i wzmacniać łańcuchy dostaw różnych komponentów – sprawić, że technologie, które teraz istnieją w laboratorium, będą gotowe do produkcji i zastosowań.

Więcej informacji o AQuRA można znaleźć na oficjalnej stronie internetowej konsorcjum.