Zegar molekularny w scalaku obietnicą dokładniejszej nawigacji w smartfonach

Naukowcy z MIT opracowali niezwykły zegar molekularny, który udało im się umieścić w niewielkim scalaku. Wykorzystana tu metoda zapewniać ma super precyzję, przy jednoczesnym zapewnieniu niskiego zużycia energii. Zegary te stanowić mają alternatywę dla atomowych, gdzie mierzy się to jak atomy rezonują pod działaniem określonych częstotliwości. Nowe rozwiązanie opiera się na pomiarze rotacji molekuł, poddanych radiacji elektromagnetycznej o określonej częstotliwości. Uzyskano w ten sposób bardzo dokładny punkt odniesienia (referencyjny), stanowiący podstawę do obliczeń czasowych. Dzięki niemu dokładność ustalania pozycji z wykorzystaniem systemów nawigacji satelitarnej ma być jeszcze lepsza. Zastosowaniem mogłyby być smartfony oraz wiele innych urządzeń konsumenckich. Poprawa ta wynika z zasady działania nawigacji w smartfonach. Podczas eksperymentów wykazano, że błąd nie przekracza 1 µs na godzinę. Oznacza to, że zegar naukowców z MIT jest porównywalnie dokładny jak scalone zegary atomowe i nawet 10000-razy bardziej precyzyjny niż zegary bazujące na oscylatorach kwarcowych, powszechnie wykorzystywanych w smartfonach i wielu innych urządzeniach elektronicznych. Warto dodać, że rozwiązanie to jest czysto elektroniczne. Nie potrzeba tu dodatkowej otoczki tak jak to ma miejsce w przypadku zegarów atomowych. Dzięki temu rozwiązanie to pozostaje relatywnie tanie i może być tworzone w oparciu o standardowe technologie CMOS, jak podają naukowcy. Pobór energii przez ten scalak jest bardzo mały. Kształtuje się to w okolicach 66 mW. Dla porównania, wiele komponentów stosowanych w smartfonach, jak np. LED, WiFi, GPS, itp., zużywa nawet kilkaset mW. Oczywiście zakres zastosowań nowych układów MIT nie ogranicza się jedynie do zastosowań w smartfonach. Twórcy zapewniają, że zegary te odnajdą się w wielu innych aplikacjach, gdzie liczy się precyzyjny pomiar czasu oraz szybkie i dokładne ustalanie pozycji w oparciu o nawigację satelitarną (np. zastosowania militarne). DARPA niedawno opracowała stosowne scalone zegary atomowe. Jednak wymagały one wiele dodatkowego osprzętu, co sprawiało, że koszt wdrożenia takiego rozwiązania sięgał nawet 1000 USD od sztuki. Technologia MIT pozwala na olbrzymią redukcję kosztów, w porównaniu do zegarów atomowych DARPA. Jest to też wizja naukowców, by wysoce-precyzyjne zegary były łatwe i proste w zastosowaniu, a przy tym nie tak drogie (jak mówi Rounan Han, jeden z profesorów pracujących przy projekcie zegara molekularnego w scalaku), dzięki czemu mogłyby stać się powszechne. Prace nad tą technologią będą postępować nadal. Kolejnymi celami naukowców mają być: dalsza redukcja gabarytów układu, dalsze zmniejszenie zużycia energii (zejście do kilku mW), a także osiągnięcie jeszcze większej precyzji, schodząc z błędem o jedną czy dwie wielkości.