Zespół dr. hab. Michała Zawady, prof. Uniwersytetu Mikołaja Kopernika z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, znalazł się w europejskim konsorcjum iqClock, które ma na celu skonstruowanie ultraprecyzyjnych zegarów.
Stworzenie jeszcze dokładniejszych zegarów niż obecnie dostępne i uczynienie ich na tyle niewielkimi, aby można je było łatwo transportować – to cel, jaki postawiło sobie nowe konsorcjum iqClock, tworzone przez europejskie uniwersytety. Mają to umożliwić ostatnie osiągnięcia w dziedzinie mechaniki kwantowej oraz połączenie know-how w nauce i przemyśle.
Optyczne zegary atomowe, które są obecnie najdokładniejszymi naukowymi urządzeniami do pomiaru czasu, istnieją już w niektórych laboratoriach. Pierwszy w Polsce powstał w Krajowym Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej w Instytucie Fizyki UMK. Jednak mimo swojej precyzji, optyczne zegary atomowe mają dwie wady: po pierwsze są bardzo trudne do skonstruowania, a po drugie zajmują całe pomieszczenia laboratoryjne, są duże, ciężkie i niezbyt wytrzymałe. Konsorcjum iqClock planuje wyeliminować te niedoskonałości, aby umożliwić ludziom szeroki dostęp do ultradokładnych zegarów.
W normalnych zegarach optycznych częstotliwość lasera optycznego jest precyzyjnie dostrajana przez świecenie bardzo stabilnej wiązki lasera na wibrujące atomy, obserwowanie ich reakcji i regulowanie częstotliwości lasera tak, aby dwie wibracje były idealnie dopasowane. Fizycy znaleźli teraz łatwiejszy sposób – pozwalają, by drgające atomy same uformowały wiązkę lasera. Oznacza to, że wytworzona wiązka laserowa składa się z tych samych atomów, które są używane do zapewnienia częstotliwości odniesienia, i które sprawiają, że zegar tyka. Konstrukcja ta została nazwana „nadpromienistym” laserem (superradiant laser). Podwójne użycie tych samych atomów powinno znacznie ułatwić skonstruowanie optycznych zegarów atomowych: atomy nie tylko zapewniają bardzo stabilne światło, ale też to światło ma automatycznie właściwą częstotliwość. „Nadpromieniste” zegary nie zostały jeszcze skonstruowane, ale ich główny element – ciągłe źródło ultrazimnych atomów (atomów strontu w zaledwie kilku milionowych stopnia powyżej zera absolutnego) – został niedawno zrealizowany przez zespół badaczy prowadzony przez Floriana Schrecka z Uniwersytetu w Amsterdamie. W tym samym czasie na Uniwersytecie w Birmingham fizyk Yeshpal Singh przedstawił inicjatywę opracowania przemysłowych optycznych zegarów atomowych, eliminując duże rozmiary i kruchość istniejących urządzeń. Schreck, Singh i Kai Bongs, fizyk z Birmingham i dyrektor brytyjskiego National Hub for Sensors and Metrology, postanowili połączyć siły z dużym zespołem naukowców z Torunia, Kopenhagi, Wiednia i Innsbrucku. Zainteresowanych pomysłem było również kilku partnerów biznesowych z Wielkiej Brytanii, Niemiec i Izraela. Konsorcjum, które powstało w celu zbliżenia zegarów optycznych do rynku, zostało sfinansowane jako jeden z pierwszych projektów w ramach przedsięwzięcia Flagship Initiative. Na ten szeroko zakrojony dziesięcioletni program poświęcony rozwojowi technologii kwantowych Unia Europejska postanowiła przeznaczyć co najmniej kilka miliardów euro. Konsorcjum iqClock zostało wsparte kwotą 10 milionów euro (na okres najbliższych trzech lat).
Technologia zegara optycznego, którą zamierza opracować konsorcjum, ma być w pełni przenośna, tak aby pod koniec 10-letniego programu mogła być używana np. w satelitach. Gdy tylko nowe zegary staną się powszechne, można je będzie wykorzystać do zwiększenia dokładności systemu nawigacji do skali centymetrów, co zrewolucjonizuje sposób mierzenia Ziemi. Przenośne zegary optyczne doskonale nadają się do wykrywania fal grawitacyjnych za pomocą satelitów odległych o wiele tysięcy kilometrów. Bardziej praktyczne zastosowanie polega na synchronizacji sieci telekomunikacyjnych i zwiększeniu ich wydajności. Ponadto, kiedy nowa technologia stanie się dostępna na szeroką skalę, przemysł nieuchronnie znajdzie nowe sposoby jej wykorzystania.
(Źródło: UMK)