В новом исследовании ученые провели самый всесторонний на сегодняшний день скоординированный сравнительный эксперимент с оптическими атомными часами (далее именуемыми "оптические часы"). Они одновременно задействовали несколько оптических часов и их соединительные звенья в шести странах, охватывая тысячи километров, что является важным шагом к более точному определению основной единицы времени "секунды" и созданию глобальной оптической шкалы времени. В последнем выпуске журнала Optica команды из нескольких исследовательских учреждений опубликовали результаты этого исследования.

Оптические часы используют лазеры для точного возбуждения атомов, заставляя их переходить между определенными энергетическими уровнями. Эти переходы генерируют чрезвычайно стабильные частоты, подобные "тиканью" в часах, и могут использоваться для измерения времени. Поскольку существует множество типов оптических часов, использующих разные атомы, для полного раскрытия их высокоточного потенциала необходимо проводить межрегиональные сравнения для подтверждения их согласованности.

Десятилетиями глобальный стандарт времени основывался на усреднении сигналов множества цезиевых микроволновых атомных часов. Однако точность оптических часов уже примерно в 100 раз превышает точность цезиевых часов. С прогрессом технологий все больше ученых призывают заменить цезиевые часы оптическими для переопределения "секунды" в Международной системе единиц.

В этом эксперименте было скоординировано и сравнено в общей сложности 10 различных типов оптических часов в 6 странах, выполнено 38 наборов частотных сравнений. Среди них 4 набора стали первыми прямыми сравнениями, а точность многих других наборов также значительно повысилась.

В отличие от предыдущих попарных сравнений часов, этот эксперимент впервые позволил одновременно сравнить несколько оптических часов и комбинировать несколько технологий связи, получив тем самым более богатую информацию. Благодаря целому комплексу скоординированных измерений исследовательская группа может одновременно проверять согласованность и повышать достоверность. Это имеет большое значение для определения того, какие оптические часы подходят для определения новой "секунды".

Для осуществления этих сравнений исследовательской группе потребовалось соединить частотные выходы систем оптических часов в разных местах. Они применили два метода: один - использование сигналов спутников GPS, которые применимы во всех местах, но имеют ограниченную точность; другой - передача лазерных сигналов по оптическим волокнам, что в 100 раз точнее первого, но доступно только между Францией, Германией и Италией.