National Institute of Information and Communications Technology (NICT) genererade en realtidssignal med en exakt tidsskala genom att kombinera en optisk gitterklocka och en vätgasmaser. Signalen som genereras i detta optiska mikrovågshybridsystem fortsatte i ett halvår utan avbrott. Den resulterande enheten på en sekund var mer exakt än den för Coordinated Universal Time (UTC) vid det datumet, och tiden avvek med 0,8 nanosekunder på ett halvår i förhållande till TT (BIPM), där TT (BIPM) är den mest exakta tidsskalan efterbehandlad av International Bureau of Weights and Measures (BIPM). Denna demonstration bevisar förmågan att hålla tid med avseende på den framtida optiska definitionen av den andra, som kan realiseras under de kommande tio åren. Denna prestation publicerades i en öppen tidskrift Vetenskapliga rapporter den 9 mars, 2018.

Nationella standardtider bibehålls för att synkroniseras med UTC. Eftersom cesiumhyperfinövergången definierar längden på en sekunders enhet, att hålla exakta Cs -klockor är enkelt att hålla tiden. Optiska klockor, å andra sidan, gjort snabba framsteg nyligen och nådde mycket mindre systematisk osäkerhet än mikrovågsstandardernas. Ändå, ingen har hittills genererat en realtidssignal i en tidsskala med hjälp av optiska klockor eftersom det fortfarande är svårt att använda en optisk klocka kontinuerligt i en månad eller längre.

Forskare vid NICT Space-Time Standards Laboratory, inklusive atomfysiker och tidskomponerande experter, visat upp en ny teknik för tidsskalegenerering som kallas optisk-mikrovågshybridhybridtidskalan, som kombinerar en optisk gitterklocka med en vätgasmaser (HM). Strontium-87 gitterklockan drivs sparsamt i tre timmar en gång i veckan. Denna operation kalibrerar frekvensen för HM, och mätningarna under de senaste 25 dagarna gör att de kan förutsäga hur HM -tickningshastigheten kommer att förändras. Sedan, i förväg, de kan ställa in justeringen av HM -frekvensen under följande vecka för att kompensera den förutsagda frekvensdriften.

Den resulterande tidsskalan jämfördes med två så kallade "pappersur, "UTC och TT (BIPM). UTC övervakas ofta av de senaste Cs-fontänfrekvensstandarderna, som drivs av nationella metrologiska institut, och resultatet rapporteras till BIPM. En gång om året i januari, BIPM innehåller resultatet av dessa kalibreringar och gör vidare korrigeringar till tidigare UTC. Detta är TT (BIPM) och är den mest exakta "pappersklockan". Som visas i fig. 2, tidsskillnaden för den optiska tidsskalan mot UTC expanderade till åtta nanosekunder på fem månader, men det mot TT (BIPM) förblev på mindre än 1 nanosekund. Dessa resultat indikerar att den optiska tidsskalan är mer exakt än UTC och är åtminstone jämförbar med TT (BIPM) när det gäller noggrannhet och stabilitet. UTC och TT (BIPM) är numeriska produkter som beräknats på uppskjuten tid genom samarbete mellan mer än 400 atomur och toppmoderna Cs-fontäner över hela världen. Å andra sidan, signalen som genereras i NICT är en verklig signal som tickade varannan sekund under de sex månaderna.

"Vi tjänar samhället genom att ge tid oändligt utan avbrott. Den optiska-mikrovågshybridmetoden som demonstreras här ger fördelen med optiska frekvensstandarder till tidhållning." Tetsuya Ido, chef för NICT Space-Time Standards Laboratory.

En annan sak att notera är påverkan på den framtida omdefinieringen av SI -sekunden, mot vilken gemenskapen av tid och frekvensmätning nyligen har startat diskussionen. Hybridmetoden lyckades utvärdera en-månaders genomsnittsfrekvens för UTC för alla sex månader, och resultaten överensstämde med andra utvärderingar som rapporterats från de toppmoderna Cs-fontänerna. Möjligheten att kalibrera UTC på grundval av optiska klockor är en av förutsättningarna för den framtida omdefinieringen.

NICT genererar Japan Standard Time (JST). NICT syftar till att tillämpa denna hybridmetod på JST -generationssystemet steg för steg. Nästa steg skulle vara att upprätta en redundans av optiska frekvensreferenser. En annan optisk gitterklocka eller enjonjonklockor fungerar. De kan använda dem i andra laboratorier genom att ansluta till dem via ett optiskt fibernät eller satellitbaserad frekvensöverföring.

Tetsuya säger, "Mycket exakta optiska klockor förväntas vara geodetiska sensorer för att upptäcka variationen i gravitationsmiljön. Sådana applikationer kräver en referens som förblir oförändrad. Mycket exakt och stabil nationell tidsskala kan spela denna roll som är tillgänglig 24h/7d som en infrastruktur. "