德国推出的量子计划QUTEGA从光学单离子时钟开始

  XZKL1234 ·  2019-06-03 13:49  ·  17003 次点击
德国联邦教育及研究部(BMBF)在量子技术领域启动了一项战略进程,强调了该领域对德国经济和科学发展的重要性。这个评价既符合欧洲观点也符合国际观点。为了实现这一战略进程的初步成果,BMBF选择了三个试点项目来解决量子技术的重大发展问题。第一个试点项目“光钟(optIclock)——光学单离子时钟”已于2017年5月开始实施。
该项目是由TOPTICA光子公司(TOPTICAPhotonicsAG)和德国联邦物理技术研究院(PTB)共同领导进行,其目标是在三年内实现光学单离子钟的演示设备。项目研究合作伙伴包括:柏林费迪南德布劳恩研究所(FerdinandBraunInstituteBerlin)、HighFinesse公司(HighFinesseGmbH)、MenloSystems公司(MenloSystemsGmbH)、PTB布伦瑞克研究所(PTBBraunschweig)、QUARTIQ公司(QUARTIQGmbH)、Qubig公司(QubigGmbH)、TOPTICA光子公司(TOPTICAPhotonicsAG)、波恩大学(UniversityofBonn)、锡根大学(UniversityofSiegen)以及Vacom公司(VacomGmbH),获得BMBF资助资金450万欧元。加上参与项目的工业合作伙伴提供的150万欧元,该项目的总资金为600万欧元。
本着“走出实验室——步入应用中”的指导方针,optIclock项目将把量子技术的巨大潜力转化至学术研究之外的用武之地,尽管这些量子技术是由以科研为导向的研究机构来深入研究的。实验室中最好的实验钟可达到10-17至10-18的准确度。预计宇宙年龄达140亿年时,这种时钟也只会出现一秒钟的误差。然而,到目前为止,这些时钟需要训练有素的科学人员对其进行永久干预,并且通常只能用于有限几天的专门的测量活动。optIclock演示设备的准确度会略微降低1/10至1/100,但这仍然优于任何商用时钟或频率标准。与只能在实验室解决的方案相比,optIclock可自由携带,非科学人员甚至也可以在办公环境中自己操作。
这种设备的应用包括通过实现高准确度频率标准来直接测量时间,大型网络或分布式射电望远镜的精确同步,一般意义上的导航,以及全球卫星导航系统的改进。特别是,人们还可以将其用作专门的量子传感器,可以通过频率比较来测量远距离的重力高度差。这有望实现大地测量中的各种应用,例如海平面的变化和陆块的抬升或下沉。
optIclock设备包含一个带电原子,保存于超高真空隔层内的电子阱中。原子被激光冷却至几毫开尔文(1毫开尔文=273.149°C=459,668°F),并将这个时钟激光束稳定至原子内的光学跃迁。为了使该设备适用于一般操作人员,该试点项目将研究小型化、自动化及各个组件的集中化,并为整个系统设计出一个全面的体系架构。许多其他量子技术应用,如量子计算、量子模拟或量子传感,将受益于optIclock研究中的关键技术和理念。

0 条回复

暂无讨论,说说你的看法吧!

 回复

你需要  登录  或  注册  后参与讨论!