Bilim insanları akıllı telefonunuza sığabilecek süper hassas, çip boyutunda atom saati üretmeye yaklaşıyor

[™ Admin]

Bilim insanları akıllı telefonunuza sığabilecek süper hassas, çip boyutunda atom saati üretmeye yaklaşıyor

Yeni bir tarak benzeri bilgisayar çipi, daha önce uzay ajansları ve araştırma laboratuvarlarıyla sınırlı olan askeri düzeyde konumlandırma teknolojisiyle insansız hava araçlarını, akıllı telefonları ve otonom araçları donatmanın anahtarı olabilir.

Bilim insanları, gezegendeki en hassas zaman tutma parçaları olan optik atom saatlerini gerçek dünya kullanımı için yeterince küçük ve pratik hale getirebilecek, taraktaki gibi minik dişlerle donatılmış 5 milimetre (0,2 inç) genişliğinde bir bilgisayar çipi olan "mikro tarak çipi" geliştirdiler.

Araştırmacılar bir açıklamada, bunun GPS donanımlı sistemlerin, akıllı telefon ve insansız hava aracı navigasyonundan sismik izleme ve jeolojik araştırmalara kadar her şeyi geliştirerek, bugün sahip olduğumuz en iyi sistemlerden bin kat daha doğru olabileceği anlamına gelebileceğini söyledi. Bulgularını 19 Şubat'ta Nature Photonics dergisinde yayınladılar.

Üst ve atom

"Günümüzün atom saatleri, GPS sistemlerinin birkaç metrelik konumsal doğruluğa sahip olmasını sağlıyor [1 metrenin 3,3 fit olduğu yerde]. Optik bir atom saatiyle, sadece birkaç santimetrelik bir hassasiyete ulaşabilirsiniz [1 santimetrenin 0,4 inç olduğu yerde]," Purdue Üniversitesi'nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü olan çalışmanın ortak yazarı Minghao Qi açıklamasında söyledi.

"Bu, araçların ve konumlandırmaya dayalı tüm elektronik sistemlerin özerkliğini iyileştirir. Optik bir atom saati, Dünya yüzeyindeki enlemdeki en küçük değişiklikleri de algılayabilir ve örneğin volkanik aktiviteyi izlemek için kullanılabilir."

Dünya çapında, zamanı tutmak için kuantum mekaniğinin prensiplerini kullanan yaklaşık 400 adet yüksek hassasiyetli atom saati bulunmaktadır.

Bu, genellikle atomların enerji durumları arasında geçiş yapmasını sağlamak için mikrodalgaların kullanılmasını içerir. Salınımlar olarak adlandırılan bu değişimler, doğal olarak son derece yüksek bir oranda gerçekleşir ve zaman tutmayı saniyenin milyarda biri kadar doğru tutan ultra hassas bir tik tak saati gibi davranır.

Bu nedenle atom saatleri, küresel saat dilimlerini ayarlamak için kullanılan Eşgüdümlü Evrensel Zaman'ın (UTC) ve arabalara, akıllı telefonlara ve diğer cihazlara konumlandırma verileri sağlamak için atom zaman tutmayı temel alan GPS (küresel konumlandırma sistemi) uydularının omurgasını oluşturur.

Bu inanılmaz doğruluğa rağmen, geleneksel atom saatleri optik atom saatlerinden çok daha az doğrudur. Standart atom saatleri atomları uyarmak için mikrodalga frekanslarını kullanırken, optik atom saatleri lazer ışığı kullanır ve bu da atom titreşimlerini çok daha ince bir ölçekte ölçmelerini sağlar ve bu da onları binlerce kat daha hassas hale getirir.

Şimdiye kadar optik atom saatleri, NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi ve Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) gibi son derece sınırlı bilimsel ve araştırma ortamlarıyla sınırlıydı. Bunun nedeni, bunların son derece karmaşık olmaları ve standart Casio hayranınızın erişemeyeceği kadar uzakta olmalarıdır.

Bir tarağın dişlerine dokunmak

Mikrotarak çipleri, yüksek frekanslı optik sinyaller (optik atomik saatlerin kullandığı) ile modern elektroniklerin güvendiği navigasyon ve iletişim sistemlerinde kullanılan radyo frekansları arasındaki boşluğu kapatarak bunu değiştirebilir.

"Bir tarağın dişleri gibi, bir mikrotarak da eşit olarak dağıtılmış ışık frekanslarının bir spektrumundan oluşur. Optik atomik saatler, bir mikrotarak dişinin ultra dar hat genişliğine sahip bir lazere kilitlenmesiyle yapılabilir, bu da son derece yüksek frekans kararlılığına sahip bir atomik geçişe kilitlenir," diye açıkladı araştırmacılar açıklamada.

Yeni sistemi, küçük, hızlı dönen bir dişlinin (optik frekans) daha büyük, daha yavaş bir dişliyi (radyo frekansı) çalıştırdığı bir dizi dişliye benzettiler. Tıpkı dişlilerin hızı azaltırken hareketi aktarması gibi, mikrotarak da atomların ultra hızlı salınımlarını elektroniğin işleyebileceği kararlı bir zaman sinyaline dönüştüren bir dönüştürücü görevi görür.

"Ayrıca, mikro tarakların minimal boyutu, olağanüstü hassasiyetini korurken atom saati sisteminin önemli ölçüde küçültülmesini mümkün kılıyor," diyor Chalmers'da fotonik profesörü olan çalışmanın ortak yazarı Victor Torres Company. "Malzemeler ve üretim tekniklerindeki gelecekteki gelişmelerin teknolojiyi daha da basitleştireceğini ve bizi ultra hassas zaman tutmanın cep telefonlarımızda ve bilgisayarlarımızda standart bir özellik olduğu bir dünyaya yaklaştıracağını umuyoruz."

Kaynak: Live Science