タイミング精度をさらに向上させるために、ヨーロッパ 6 か国の研究者が協力して 10 個の超高精度光時計を同時に比較しました。これはこれほど大規模に行われたことはこれまでにありませんでした。これらの光時計は、レーザー光を使用してエネルギー準位間の原子の遷移を測定し、従来のセシウム原子時計よりもはるかに正確に測定します。実際、光時計の誤差は数十億年にわたって 1 秒以内である可能性があります。
これらのクロック間の一貫性をチェックするために、チームは 38 回の測定 (いわゆる周波数比) を実行しました。そのうち 4 つの測定は直接行われたことがなく、その多くはこれまでよりも正確です。この実験は、おそらくセシウム時計から光時計への切り替えなど、世界の秒の定義の更新に近づくのに役立ちます。
英国国立物理研究所のヘレン・マーゴリス氏は、「原子時計は、GPS、送電網管理、金融取引の同期維持など、多くの日常技術に不可欠な正確な時間と周波数の信号を提供する」と述べた。
これらの時計を長距離で接続するのは困難です。科学者らは、衛星 GPS 信号とカスタム光ファイバー ケーブルという 2 つの接続方法を使用しました。すべての時計で GPS を使用できますが、その精度はノイズや信号の問題により理想的ではありません。フランス、ドイツ、イタリアで使用されている光ファイバー リンクは 100 倍の精度がありますが、短距離しかカバーできません。ドイツや英国など、同じ研究所内の時計の場合は、短い光ファイバー ケーブルを使用することで不確実性をさらに低減できます。
この研究結果は、光学科学専門誌「Optica」に掲載されました。研究チームはまた、さまざまなシステムにおけるさまざまな周波数比の違いを比較して、不一致やパターンを見つけました。
イタリア国立原子力研究所（INRiM）のマルコ・ピッツォカロ氏は、「これらの測定結果は、国際計時に必要な精度と信頼性を達成するために光時計にどのようなさらなる取り組みが必要かについて重要な情報を提供する」と述べた。同氏は、この装置は、暗黒物質の探索や物理学の基礎のテストなど、より深い物理学の研究に使用できる分散型実験室のようなものだと付け加えた。
10 個の時計すべてを調整し、6 か国で同期して稼働させるには、多くの準備が必要でした。一部の結果は予測と一致しませんでしたが、非常に多くのクロックを同時に実行することで問題を特定するのに役立ちました。
NPLのレイチェル・ゴダン氏は、「すべての結果が我々の期待通りだったわけではなく、測定値にいくつかの矛盾が見られた」と述べた。 「しかし、非常に多くのクロックを同時に比較し、複数の手法を使用してクロックを相関させると、問題の原因を特定しやすくなります。」
研究者らは、測定の不確実性を軽減し、これらの光時計が長期にわたって信頼できるものであることを保証するには、さらなる研究が必要だと述べている。これが実現できれば、これらの時計はすぐに世界中で時間を定義するために使用される時計になるかもしれません。フィンランドの VTT MIKES の Thomas Lindvall 氏は次のように述べています。「調和のとれた一連の測定方法により、一貫性をチェックし、より信頼性の高い結果を提供することができます。」
出典: Optica (リンク 1、リンク 2)