Un equipo internacional de investigadores, dirigido por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST, con sede en Gaithersburg, Maryland, ha avanzado en su trabajo con la sincronización de un reloj óptico remoto con un reloj maestro al explorar qué sucede con las señales horarias que necesitanviajar a través de 12 kilómetros km de aire turbulento, que se sabe que distorsiona las señales ópticas.
Como informa el equipo esta semana letras de física aplicada , de AIP Publishing, pudieron demostrar la sincronización del reloj en tiempo real a nivel de femtosegundos a través de una trayectoria de aire horizontal de 12 km, muy turbulenta y baja por transferencia óptica de tiempo bidireccional.
Su trabajo se basa en una herramienta conocida como "peine de frecuencia", por la cual John Hall y Ted Hänsch ganaron un Premio Nobel de física en 2005.
Un peine de frecuencia es un tipo especializado de láser que emite un tren muy estable de pulsos ópticos.
"Etiquetamos estos pulsos y los usamos como los 'tics' de nuestro reloj", dijo Laura Sinclair, física de NIST. "Es análogo a un reloj de cuarzo. Pero en nuestro caso, tenemos un oscilador funcionando a 200 mil millonesciclos por segundo 200 THz, que combinamos con un peine de frecuencia para generar tics no cada segundo sino cada 5 nanosegundos ".
Los investigadores envían estos ticks - pulsos de peine de frecuencia - por aire desde el sitio A a B y desde B a A. Gracias a algunos trucos inteligentes, pudieron medir el tiempo de llegada de los pulsos en cada sitio parafemtosegundos, o un cuadrillonésimo de segundo.
El tiempo de llegada debe medirse en ambos sitios "debido a la velocidad finita de la luz: la cantidad de tiempo que tarda el pulso en recorrer 12 km de aire puede cambiar en cientos de picosegundos durante el transcurso de las horas debido alLa atmósfera cambiante o incluso el balanceo del edificio que alberga los relojes ", señaló Sinclair." Esto puede ocultar completamente cualquier diferencia en las horas del reloj ".
Al notar la diferencia en los tiempos de llegada, "podemos restar la ruta cambiante y solo nos queda la diferencia en los tiempos de reloj porque la atmósfera es recíproca, lo que significa que el cambio de 100 picosegundos ocurre para ambas direcciones al mismo tiempotiempo ", continuó." Una vez que medimos la diferencia de las horas del reloj, podemos acelerar o ralentizar el reloj en el sitio B para que coincida con el reloj en el sitio A dentro de femtosegundos ".
Todos estos pasos de medición ocurren rápidamente, en menos de la mitad de un milisegundo, para que el equipo pueda ajustar el reloj en órdenes de magnitud del sitio B más rápido que los métodos existentes basados en microondas.
El equipo estaba asombrado por lo lejos que pudieron llegar y aún así mantener la sincronización a nivel de femtosegundos.
"Los 12 km de aire turbulento provocan distorsiones masivas de los rayos láser; sin embargo, los dos relojes coinciden a tiempo con 20 dígitos", señaló Sinclair.
Estos resultados son extremadamente alentadores, porque el equipo "no vio degradación del acuerdo del reloj con el aumento de la distancia y la turbulencia", dijo Sinclair. "Esto sugiere que podríamos recorrer distancias aún mayores, especialmente si el camino no es completamente horizontal- como en la cima de una montaña o globo "
El equipo ahora está abordando dos problemas separados para los relojes.
"Primero: ¿podemos sincronizar los relojes si uno de ellos se está moviendo? El mismo efecto Doppler que cambia el tono de una sirena de ambulancia cuando se acerca a nosotros también afecta nuestros relojes, por lo que debemos corregir este efecto para permitirel desarrollo de redes de reloj sincronizadas en plataformas móviles ", explicó Sinclair." Segundo: ¿qué tan lejos, en la distancia, realmente podemos llegar? Si algún día queremos redefinir el segundo para que esté basado en un estándar óptico en lugar de un microondasestándar, necesitaremos poder vincular los mejores relojes del mundo y luego distribuir esa información de tiempo "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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