Сотрудники NIST (Национальный Институт стандартов и технологий (США) — (англ. The National Institute of Standards and Technology (NIST)) показали, как атомные часы следующих поколений можно синхронизировать, используя беспроводные оптические каналы. До сих пор сигналы точного времени пересылались по оптоволоконным линиям, но беспроводные каналы обеспечивают гораздо большую гибкость, позволяя в том числе осуществлять синхронизацию со спутниками.
Эксперимент проводился на открытом воздухе в кампусе NIST в Боулдере (штат Колорадо). Между двумя зданиями был установлен двусторонний беспроводной канал связи, через который шли постоянные потоки ультракоротких оптических импульсов — частотная гребенка (frequency comb). Расстояние между соседними импульсами ИК-лазера точно синхронизировалось посредством атомных часов. На пути следования оптические импульсы отражались от плоского зеркала, расположенного за пределами институтского городка, и возвращались обратно, покрывая расстояние около 2 км.
Стабильность пересланного сигнала контролировалась лучшими экспериментальными атомными часами NIST, работающими на оптических частотах. Они обеспечивают точность на два порядка выше, чем устройства, оперирующие микроволновыми частотами, на которых базируются общепринятые стандарты времени.
Кумулятивные флуктуации времени прохождения импульсов, передававшихся в разных направлениях, оказались пренебрежимо малы. Они составляли миллионные и миллиардные доли секунды на час — вполне приемлемый уровень точности для передачи оптических сигналов времени.
Данная методика позволяет преодолеть типичную проблему распространения беспроводных сигналов, связанную с турбулентностью атмосферы. Поскольку этот фактор воздействует в равной мере на оба сигнала — прямой и возвратный — он может исключаться из рассмотрения, равно как и временное экранирование оптической линии пролетающими объектами.
Описанный в Nature Photonics эксперимент осуществлялся при поддержке оборонного агентства DARPA. Он стал успешной демонстрацией технологии, способной улучшить точность спутниковой навигации, картографии (высотометрии) и радиолокации. Лазерные источники частотной гребенки можно будет в дальнейшем усовершенствовать, сделав портативными, а генерируемое ИК-излучение — маломощным, т.е. безопасным для глаз.
