ఆప్టికల్ అణు గడియారాలు మా మొబైల్ ఫోన్లు, కంప్యూటర్లు మరియు GPS వ్యవస్థలలో సమయం మరియు భౌగోళిక స్థానం యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని వెయ్యి రెట్లు పెంచుతాయి. అయినప్పటికీ, అవి ప్రస్తుతం చాలా పెద్దవి మరియు సమాజంలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఇప్పుడు, పర్డ్యూ విశ్వవిద్యాలయం, USA నుండి ఒక పరిశోధనా బృందం మరియు స్వీడన్లోని చామర్స్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీ, ఆన్-చిప్ మైక్రోకాంబ్స్ సహాయంతో, అల్ట్రా-ప్రెసిజ్ ఆప్టికల్ అటామిక్ క్లాక్ సిస్టమ్స్‌ను గణనీయంగా చిన్నదిగా మరియు మరింత ప్రాప్యత చేయగల సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని అభివృద్ధి చేసింది- నావిగేషన్, స్వయంప్రతిపత్త వాహనాలు మరియు జియో-డేటా పర్యవేక్షణకు గణనీయమైన ప్రయోజనాలతో.
ఈ రోజు, మా మొబైల్ ఫోన్లు, కంప్యూటర్లు మరియు జిపిఎస్ వ్యవస్థలు ప్రపంచవ్యాప్తంగా 400 కంటే ఎక్కువ అణు గడియారాలకు చాలా ఖచ్చితమైన సమయ సూచనలు మరియు స్థానానికి కృతజ్ఞతలు తెలియజేస్తాయి. అన్ని రకాల గడియారాలు – ఇది యాంత్రిక, అణు లేదా స్మార్ట్‌వాచ్ అయినా – రెండు భాగాలతో తయారు చేయబడతాయి: ఓసిలేటర్ మరియు కౌంటర్. ఓసిలేటర్ కాలక్రమేణా తెలిసిన కొన్ని పౌన frequency పున్యం యొక్క ఆవర్తన వైవిధ్యాన్ని అందిస్తుంది, అయితే కౌంటర్ ఓసిలేటర్ యొక్క చక్రాల సంఖ్యను లెక్కిస్తుంది. అణు గడియారాలు చాలా ఖచ్చితమైన పౌన frequency పున్యంతో రెండు శక్తి స్థితుల మధ్య మారే వైబ్రేటింగ్ అణువుల డోలనాలను లెక్కించాయి.
చాలా అణు గడియారాలు అణువులలో ఈ శక్తి డోలనాలను ప్రేరేపించడానికి మైక్రోవేవ్ పౌన encies పున్యాలను ఉపయోగిస్తాయి. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ఈ రంగంలో పరిశోధకులు ఆప్టికల్‌గా డోలనాలను ప్రేరేపించడానికి బదులుగా లేజర్‌ను ఉపయోగించే అవకాశాన్ని అన్వేషించారు. సెంటీమీటర్‌లో అధిక సంఖ్యలో పేలు ఉన్న పాలకుడిలాగే, ఆప్టికల్ అణు గడియారాలు సెకనును మరింత సమయ భిన్నాలుగా విభజించడం సాధ్యమవుతాయి, దీని ఫలితంగా వేలాది రెట్లు ఎక్కువ ఖచ్చితమైన సమయం మరియు స్థాన సూచనలు ఉంటాయి.
“నేటి అణు గడియారాలు కొన్ని మీటర్ల స్థాన ఖచ్చితత్వంతో GPS వ్యవస్థలను ప్రారంభిస్తాయి. ఆప్టికల్ అణు గడియారంతో, మీరు కొన్ని సెంటీమీటర్ల ఖచ్చితత్వాన్ని సాధించవచ్చు. ఇది వాహనాల స్వయంప్రతిపత్తిని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు పొజిషనింగ్ ఆధారంగా అన్ని ఎలక్ట్రానిక్ వ్యవస్థలను మెరుగుపరుస్తుంది. ఆప్టికల్ అణు గడియారం భూమి యొక్క ఉపరితలంపై అక్షాంశంలో కనీస మార్పులను కూడా గుర్తించగలదు మరియు పర్యవేక్షణ కోసం ఉపయోగించవచ్చు, ఉదాహరణకు, అగ్నిపర్వత కార్యకలాపాలు “అని ప్రొఫెసర్ మింగ్హావో క్వి చెప్పారు పర్డ్యూ విశ్వవిద్యాలయం, ఇటీవల ప్రచురించబడిన ఒక అధ్యయనం యొక్క సహ రచయిత ప్రకృతి ఫోటోనిక్స్.
ఏదేమైనా, ఈ రోజు ఉన్న ఆప్టికల్ అణు గడియారాలు స్థూలమైనవి మరియు నిర్దిష్ట లేజర్ సెట్టింగులు మరియు ఆప్టికల్ భాగాలతో సంక్లిష్టమైన ప్రయోగశాలలు అవసరం, ఉపగ్రహాలు, రిమోట్ రీసెర్చ్ స్టేషన్లు లేదా డ్రోన్ల వంటి ల్యాబ్ పరిసరాల వెలుపల వాటిని ఉపయోగించడం కష్టతరం చేస్తుంది. ఇప్పుడు, పర్డ్యూ విశ్వవిద్యాలయంలోని ఒక పరిశోధనా బృందం మరియు చామర్స్, ఆప్టికల్ అటామిక్ గడియారాలను చాలా చిన్నదిగా మరియు సమాజంలో మరింత విస్తృతమైన ఉపయోగం కోసం ప్రాప్యత చేసే సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని అభివృద్ధి చేశాయి.
సిస్టమ్ మైక్రోకాంబ్స్ ద్వారా సూక్ష్మీకరించబడింది
కొత్త సాంకేతిక పరిజ్ఞానం యొక్క ప్రధాన అంశం, ఇటీవల ప్రచురించిన పరిశోధన వ్యాసంలో వివరించబడింది ప్రకృతి ఫోటోనిక్స్మైక్రోకాంబ్స్ అని పిలువబడే చిన్న, చిప్-ఆధారిత పరికరాలు. దువ్వెన యొక్క దంతాల మాదిరిగా, మైక్రోకాంబ్‌లు సమానంగా పంపిణీ చేయబడిన కాంతి పౌన encies పున్యాల స్పెక్ట్రంను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.
“ఇది దువ్వెన పౌన encies పున్యాలలో ఒకదానిని లేజర్ ఫ్రీక్వెన్సీకి లాక్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, ఇది అణు గడియార డోలనానికి లాక్ చేయబడింది” అని మింగ్హావో క్వి చెప్పారు.
ఆప్టికల్ అణు గడియారాలు చాలా ఎక్కువ ఖచ్చితత్వాన్ని అందిస్తున్నప్పటికీ, డోలనం పౌన frequency పున్యం వందల THZ పరిధిలో ఉంటుంది – ఏదైనా ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లు నేరుగా “లెక్కించడానికి” చాలా ఎక్కువ. కానీ పరిశోధకుల మైక్రోకాంబ్ చిప్స్ సమస్యను పరిష్కరించగలిగాయి – అణు గడియార వ్యవస్థ గణనీయంగా తగ్గిపోయేలా చేస్తుంది.
“అదృష్టవశాత్తూ, మా మైక్రోకాంబ్ చిప్స్ అణు గడియారం యొక్క ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్ మరియు అణు గడియారం యొక్క డోలనాలను లెక్కించడానికి ఉపయోగించే రేడియో పౌన encies పున్యాల మధ్య వంతెనగా పనిచేస్తాయి. అంతేకాక, మైక్రోకాంబ్ యొక్క కనీస పరిమాణం అణు గడియార వ్యవస్థను గణనీయంగా కుదించడం సాధ్యం చేస్తుంది. దాని అసాధారణ ఖచ్చితత్వాన్ని కొనసాగిస్తోంది “అని చామర్స్ వద్ద ఫోటోనిక్స్ ప్రొఫెసర్ మరియు అధ్యయనం యొక్క సహ రచయిత విక్టర్ టోర్రెస్ కంపెనీ చెప్పారు.
స్వీయ-సూచన యొక్క సవాలును పరిష్కరించడం
మరో ప్రధాన అడ్డంకి మొత్తం వ్యవస్థ యొక్క స్థిరత్వానికి అవసరమైన “స్వీయ-సూచన” ను ఒకేసారి సాధించడం మరియు అణు గడియారం యొక్క సంకేతాలతో మైక్రోకాంబ్ యొక్క పౌన encies పున్యాలను సమలేఖనం చేయడం.
“ఇది ఒక మైక్రోకాంబ్ సరిపోదని తేలింది, మరియు మేము రెండు మైక్రోకాంబ్‌లను జత చేయడం ద్వారా సమస్యను పరిష్కరించగలిగాము, దీని దువ్వెన అంతరాలు, అంటే ప్రక్కనే ఉన్న దంతాల మధ్య ఫ్రీక్వెన్సీ విరామం దగ్గరగా ఉంటాయి, కానీ చిన్న ఆఫ్‌సెట్‌తో, ఉదా. 20 GHz. ఈ 20 GHz ఆఫ్‌సెట్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఈ విధంగా ఎలక్ట్రానిక్‌గా గుర్తించదగిన గడియార సిగ్నల్‌గా ఉపయోగపడుతుంది. ఫ్రీక్వెన్సీ, “పర్డ్యూ విశ్వవిద్యాలయంలో అధ్యయనం యొక్క ప్రముఖ రచయిత కైయి వు చెప్పారు.
చిప్-ఆధారిత లేజర్ ఆప్టిక్స్ యాక్సెస్ చేయగల అణు ఆప్టికల్ గడియారాల కోసం సుగమం మార్గం
కొత్త వ్యవస్థలో ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫోటోనిక్స్ కూడా ఉన్నాయి, ఇది స్థూలమైన లేజర్ ఆప్టిక్స్ కంటే చిప్-ఆధారిత భాగాలను ఉపయోగిస్తుంది.
“ఫోటోనిక్ ఇంటిగ్రేషన్ టెక్నాలజీ మైక్రోమీటర్‌లోని చిన్న ఫోటోనిక్ చిప్‌లపై ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెనలు, అణు వనరులు మరియు లేజర్‌ల వంటి ఆప్టికల్ అణు గడియారాల యొక్క ఆప్టికల్ భాగాలను ఏకీకృతం చేయడం సాధ్యపడుతుంది, మైక్రోమీటర్ పరిమాణాల వరకు, వ్యవస్థ యొక్క పరిమాణం మరియు బరువును గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది” అని డాక్టర్ చెప్పారు. .
ఈ ఆవిష్కరణ సామూహిక ఉత్పత్తికి మార్గం సుగమం చేస్తుంది, ఆప్టికల్ అణు గడియారాలను మరింత సరసమైనదిగా మరియు సమాజం మరియు విజ్ఞాన శాస్త్రంలో అనేక రకాల అనువర్తనాలకు అందుబాటులో చేస్తుంది. ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క చక్రాలను “లెక్కించడానికి” అవసరమైన వ్యవస్థకు మైక్రోకాంబ్స్‌తో పాటు మాడ్యులేటర్లు, డిటెక్టర్లు మరియు ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌లు వంటి అనేక భాగాలు అవసరం. ఈ అధ్యయనం ఒక ముఖ్యమైన సమస్యను పరిష్కరిస్తుంది మరియు క్రొత్త నిర్మాణాన్ని చూపిస్తుంది, కాని తదుపరి దశలు చిప్‌లో పూర్తి వ్యవస్థను సృష్టించడానికి అవసరమైన అన్ని అంశాలను తీసుకురావడం.
“పదార్థాలు మరియు తయారీ పద్ధతుల్లో భవిష్యత్తులో పురోగతి సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని మరింత క్రమబద్ధీకరించగలదని మేము ఆశిస్తున్నాము, మా మొబైల్ ఫోన్లు మరియు కంప్యూటర్లలో అల్ట్రా-ఖచ్చితమైన సమయపాలన ఒక ప్రామాణిక లక్షణం అయిన ప్రపంచానికి మమ్మల్ని దగ్గర చేస్తుంది” అని విక్టర్ టోర్రెస్ కంపెనీ చెప్పారు.
