Ученые Поднебесной заглянули за изнанку пространственно-временного континуума
Китайские ученые создали самые высокоточные на планете атомные часы. Они могут служить эталоном, по которому синхронизируют все технологические явления. А главное — такие часы позволяют точнее «настроить» китайскую спутниковую группировку Beidou.
Удастся еще точнее определять положение баллистических ракет, подлодок, беспилотников, самолетов — то есть любого транспорта на земле и даже в Космосе. То есть довольны научной разработкой будут и гражданские, и военные,
Самые точные часы в мире работают с квантовыми переходами и фотонами
Ученые во всем мире давно бьются над совершенствованием так называемых «атомных часов». Это прибор, который позволяет с высочайшей точностью измерять время всех природных и техногенных явлений.
«Атомные часы» основаны основаны на самых тонких физических процессах, происходящих на уровне молекул и атомов. Разновидность такого прибора — это оптические часы. В качестве эталона для измерения времени они используют квантовые переходы «внутри» атомов, в результате которых испускается световой импульс — фотон.
Для непосвященного очень сложно. Однако именно оптические часы — это основа всех современных спутников, которые занимаются геолокацией. У американцев это GPS, у россиян — «Глонасс», а у китайцев — Beidou.
Чем точнее будут оптические часы, которые создают ученые той или иной страны, тем точнее будет работать и спутниковая группировка. И вот китайцы вырвались вперед.
Работу опубликовала в самом известном международном журнале Nature группа ученых во главе с Пан Цзяньвэем — это главный в Китае специалист по квантовой физике. Цзяньвэй — академик Китайской академии наук и профессор в Университете науки и техники Китая.
Работали с ним исследователи из Шанхайского исследовательского центра квантовой науки и Синьцзянской астрономической обсерватории.
Сотни километров вокруг земли пронзили лазерными «гребешками»
Команда Пан Цзяньвэя впервые в мире сумела поставить такой эксперимент. Ученые передали на расстояние в 113 километров высокоточное время, замеренное оптическими (атомными) часами. И искажение данных при таком большом расстоянии не превысило фемтосекунды — это одна квадриллионная доля секунды. Человеческое сознание воспринять столь малую величину просто неспособно!
Все предыдущие попытки распространения сверхточного времени в свободном пространстве не простирались дальше десятков километров, пишут ученые в журнале Nature.
Для такого сверхточного замера и передачи команда Цзяньвэя использовали так называемые «частотные гребенки» — это специальные лазеры, график излучения которых действительно похож на гребенку. Также китайцам потребовались оптические приемо-передающие системы с высокой стабильностью и эффективностью. Самой высокой, доступной сегодня в мире.
Китайские ученые в Nature пишут, что их революционная методика может быть использована в точной навигации и позиционировании, глобальной синхронизации, широкополосной квантовой связи. Ну и, наконец, просто для изучения базовых принципов строения Вселенной.
Китай продвинулся к постижению темной материи и покорению всех бирж
Эксперименты китайских ученых, на первый взгляд, далеки от каждого. Что еще за атомные часы?! Ничего подобного.
Человечество всегда стремилось замерять время максимально точно. Когда-то это были часы, потом — минуты, секунды, а сейчас — ничтожные доли секунды. Сейчас все часы на планете синхронизированы так, что их ошибка не превышает одной секунды примерно за 100 миллиардов лет (так называемый уровень E-19).
И точность будет вырастать — чем глубже человечество будет проникать в суть вещей. Чем точнее мы замеряем время, тем ближе к обнаружению гравитационных волн и темной материи. Обуздав гравитационные волны, мы сможем создать гравитационную связь — самую точную, дальнюю и лишенную помех. И доступна такая связь будет каждому.
— Именно поэтому сверхточное время не должно ограничиваться безжизненными лабораториями, но также должно проникать в дома обычных людей, — говорит младший научный сотрудник Университета науки и техники Китая Шэнь Ци.
Сверхточное время можно использовать в самых необычных отраслях. Скажем, в финтехе. Атомные часы ведут максимально точный учет транзакций между покупателями и продавцами. Это крайне важно при нынешних объемах финансовых данных в мире.
Проникновение искусственного интеллекта, когда торги ведут роботы, позволяют совершать сделки за доли секунды. Сейчас на долю таких торгов (они еще называются HFT) приходится почти половина. Это триллионы долларов, за которые готов побороться любой ученый.
Как и за выгодные контракты с военными. Для них сверхточное время нужно для синхронизации всех боевых платформ — ракет, беспилотников, радиоэлектронных датчиков, самолетов, кораблей и артиллерии. Сейчас военные во всем мире ориентируются на свои спутники (скажем, американцы и европейцы — на GPS), однако такая система уязвима для подмены и помех в сложных условиях. Точнейшие оптические часы нужны каждой военной машине. И, похоже, первыми они окажутся именно в китайской армии.
