К основному контенту

1 секунда за 100 млн лет – слишком низкая точность: когда мы будем менять цезиевые часы на рубидиевые?


Точность измерения времени, как известно, может иметь различные значения в зависимости от областей, в которых эти измерения выполняются. В повседневной жизни большинству из нас неважно, если за сутки часы характеризуются ошибкой на какую-то секунду. При измерениях скорости бега спортсменов точность определения интервалов времени должна быть не хуже сотой доли секунды. А в современных спутниковых системах навигации временная точность передачи радиосигналов составляет сотые доли микросекунды (примерно 50 нс). Но если повысить точность измерений времени, например, в системе ГЛОНАСС, от указанной величины примерно на два порядка, то и точность измерения координат возрастет пропорционально - с 5-10 м до 2-3 см. Необходимость же именно в «сантиметровой точности» измерения координат становится сегодня особенно актуальной вследствие развития беспилотного автотранспорта, для которого «метровая точность» смертельно опасна. И переход систем беспроводной связи от технологий 4G к 5G также невозможен без повышения точности измерения времени.


Самые точные - атомные (квантовые) часы, в которых время отсчитывается по количеству периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 (так называемый «цезиевый стандарт» измерения времени был внесен в систему единиц СИ в 1967 году). Погрешность цезиевых часов - 1 секунда за 100 млн лет, а их использование в оборудовании спутниковой навигации обеспечивает измерение координат объектов с точностью до нескольких метров. А погрешность хода «рубидиевых» часов (в которых эталоном времени являются переходы между электронными уровнями в атоме рубидия) составляет 1 секунду за несколько миллиардов лет, благодаря чему точность определения координат геонавигационными системами может быть повышена до нескольких сантиметров.

Над совершенствованием рубидиевых измерителей времени работают научные лаборатории во многих странах мира, в том числе в России. И вот недавно Всероссийский НИИ физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) объявил о завершении НИР по разработке компактных рубидиевых часов. Объем созданного прототипа составляет менее 20 куб. см, а в ходе проведения ОКР, которая начнется уже в этом году, он должен быть уменьшен в 10 раз - до 2 куб. см.



Использование этих часов в массовых компьютерах обеспечит возможность строительства распределенных вычислительных систем, не уступающих по производительности современным суперкомпьютерам, поскольку в этих системах можно будет с высочайшей точностью синхронизировать выполнение решение миллионов подзадач для выполнения одной большой задачи. Применение этих часов в оборудовании интернет-провайдеров позволит в сотни и даже тысячи раз повысить скорости обмена информацией в Сети.

Суперкомпактные рубидиевые часы ВНИИФТРИ серийного производства (оно намечено на 2020 год) будут внедрены в навигационное оборудование беспилотных автомобилей, морских судов, летательных аппаратах и системы аэрокосмической геологоразведки.

См. также:

Комментарии

ПОПУЛЯРНОЕ

Китайцы будут освещать город с помощью искусственных «лун» - идею украли у нас!

Бесплатная навигационная программа для яхт и катеров: что выбрать?

Первым действительно умным городом России станет «нейронный город» Тюмень: как это повлияет на коррупцию?

Арсенида бора: когда новый дешевый материал для охлаждения микропроцессоров выйдет на рынок?

Новый шаг в роботизации сельского хозяйства – первый робот для сбора «зелени»