Исследователи из Университета Сассекса разработали технологию, которая позволяет портативным оптическим атомным часам запускаться самостоятельно и оставаться в стабильном состоянии — путем самовосстановления.

Микрогребенки являются фундаментальной частью будущих оптических атомных часов — они позволяют подсчитывать колебания «атомного маятника» в часах, преобразуя атомные колебания с частотой сотни триллионов раз в секунду в миллиард раз в секунду — гигагерцовую частоту, которые современные электронные системы могут легко измерить.

Лучшими кандидатами на создание портативных атомных часов являются микрогребни, основанные на электронных совместимых оптических микрочипах. Они состоят из сверхточных лазерных линий, равномерно расположенных в спектре, которые напоминают гребенку. Такие устройства очень чувствительны к любым внешним воздействиям.

Слева: Устройство прибора. Нелинейный микрорезонатор Керра (FSR 48,9 ГГц) дополняет резонатор волоконного лазера (FSR 95 МГц). Выделены глобальные элементы управления резонатором: секция, содержащая переменную накачку EDFA 980 нм, оптический фильтр, элементы управления поляризацией и каскад задержки. Справа: Изображение микрорезонаторного фотонного чипа со встроенным оптоволоконным соединением. Белая линия — 10 мм. Изображение: Maxwell Rowley et al., Nature

Хорошо работающая микрогребенка использует особый тип волны, называемый резонаторным солитоном, получить который непросто. Подобно двигателю бензинового автомобиля, микрогребень предпочитает оставаться в «выключенном состоянии» и возвращается в него при любых внешних воздействиях.

Исследователи показали, что, используя медленные нелинейности свободно работающего волоконного лазера с микрорезонаторным фильтром, можно превратить резонансное состояние солитона в доминирующую стабильную фазу. Это означает, что при любых внешних воздействиях, система будет самостоятельно автоматически перезапускаться.

По сути, мы создали «вечный двигатель» — вроде того, что используют в сериале «Сквозь снег», если вы его посмотрите, — который всегда возвращается в одно и то же состояние, если что-то нарушает его работу, – Алессия Паскуази, профессор Университета Сассекса и соавтор исследования.