Китайские учёные провели эксперимент точного временного распространения в космосе

Китайские ученые говорят, что им удалось провести эксперимент, который может привести к прорыву в фундаментальной физике, улучшить спутниковую навигацию и дать новое определение секунде как единице времени.

Ученые провели эксперимент в Урумчи, столице Синьцзян-Уйгурского автономного района на западе Китая. Они разместили два терминала в лабораториях на расстоянии 113 км друг от друга. Каждый терминал был оснащен лазером, телескопом и двумя гребенками оптических частот, которые точно измеряют частоты света. Они отправили лазерные импульсы, несущие информацию между двумя телескопами, что позволило им установить и подтвердить, который сейчас час.

Предыдущие попытки отправки сигналов через открытый воздух были ограничены несколькими десятками километров, сообщила исследовательская группа во главе с квантовым физиком Пань Цзяньвэем из Университета науки и технологий Китая (USTC)ю Результаты исследований были опубликованы в журнале Nature.

Ученые должны иметь возможность отправлять сигналы на большие расстояния, чтобы построить глобальную сеть оптических часов — сверхточных устройств для измерения времени, которые могут помочь повысить точность спутниковых навигационных услуг.

По словам китайской команды, оптические волокна использовались для передачи сигналов на расстояние более 1000 км с высокой точностью. Но протянуть кабели между определенными местами сложно, поэтому исследователи пытались посылать сигналы через открытый воздух.

Дэвид Гоззард, научный сотрудник Международного центра радиоастрономических исследований в Австралии, не участвовавший в исследовании, сказал, что связь через открытый воздух необходима везде, где прокладка оптоволоконного кабеля слишком дорога или непрактична, например, между планетой и космическим кораблем. Но у этого подхода были свои проблемы, такие как потеря мощности и атмосферная турбулентность, которые могли привести к частым пропаданиям сигнала.

Всякий раз, когда сигнал времени передается из одного места в другое, турбулентность заставляет свет случайным образом ускоряться или замедляться, поэтому сигнал времени поступает после разного времени полета, нарушая временную синхронизацию

— сказал Гоззард.

По словам ученого, усилия китайской команды по подавлению эффектов турбулентности могут стать ступенькой к созданию высокоточной связи земля-спутник.

Продемонстрировав свою технологию на расстоянии более 100 км на земле, команда показала, что она способна справиться с огромными потерями мощности и огромным количеством турбулентности, которые будут возникать на пути от земли до космического корабля

— сказал он.

По словам китайских исследователей, отправка сигналов времени на большие расстояния может открыть двери для прорывов в фундаментальной физике, включая проверку общей теории относительности, поиск гравитационных волн и темной материи, а также квантовых сетей дальнего действия. Они также заявили, что их методы могут помочь ученым прийти к новому определению секунды как единицы времени.

Текущее определение секунды датируется 1967 годом и основано на измерении количества циклов излучения, испускаемого атомами цезия при переходе между квантовыми состояниями. Но по мере развития технологии атомных часов ученые работают над совершенствованием устройства, чтобы сделать его более точным.