Разработка сверхминиатюрного квантового стандарта частоты на основе атомов рубидия является технологическим прорывом на отечественном рынке в области частотно-временных измерений
Международная система единиц СИ окончательно перестала опираться на материальные эталоны. Принципы расчета эталонных значений килограмма, ампера, кельвина и моля поменялись во Всемирный день метрологии, который отмечается 20 мая. Новые определения были утверждены в ноябре 2018 года в Версале на 26-й Генеральной конференции по мерам и весам.
Последние изменения открывают новый этап в истории Международной системы единиц СИ (Le Système International d'Unités, SI) — она окончательно переходит с эталонов в качестве материальных объектов на более стабильные методы расчетов значений при помощи формул, основанных на физических константах (постоянных величинах, входящих в уравнения, описывающие фундаментальные законы природы и свойства материи).
«Это приводит к более простому и более фундаментальному определению всей системы СИ и исключает последнее из определений, основанных на материальном артефакте — международном прототипе килограмма», — отмечается на сайте Международного бюро мер и весов (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM).
В переопределении единиц кельвина и секунды активно участвуют специалисты ВНИИ физико-технических измерений Росстандарта. В рамках работ в области частотно-временных измерений специалисты ВНИИФТРИ разработали сверхминиатюрный квантовый стандарт частоты рубидиевый — прибор для генерации высокостабильных сигналов частоты. Его представили на ежегодной метрологической выставке Metro Expo 2019, которая прошла в Москве. Стандарт частоты был разработан и изготовлен в России впервые на основе исследований и передовых технологий ученых института в области физики, квантовой электроники и лазерных технологий.
«Разработка сверхминиатюрного квантового стандарта частоты на основе атомов рубидия является технологическим прорывом на отечественном рынке в области частотно-временных измерений. Размеры нового прибора существенно расширяют возможности и области его применения. Подобное оборудование в мире производят лишь единичные компании. Наш сверхминиатюрный стандарт не только не уступает мировым аналогам, но по некоторым своим техническим характеристикам даже превосходит их», — отметил заместитель министра промышленности и торговли Российской Федерации Алексей Беспрозванных.
Уникальное в России оборудование позволит вывести на новый уровень технологии развития навигационных систем, сетей 5G и безопасного беспилотного транспорта.
«Принципиальная особенность сверхминиатюрного стандарта частоты —отсутствие сверхвысокочастотного резонатора, самого громоздкого элемента в системе. Вместо него в приборе применяются такие высокотехнологичные элементы, как миниатюрный лазерный диод и ячейка с парами рубидия оригинальной конструкции. Обе эти технологии освоены в России впервые», — сообщил генеральный директор ВНИИФТРИ Сергей Донченко.
По размерам новый прибор не больше спичечного коробка, что в три-четыре раза меньше существующих стандартов. Сверхминиатюрный стандарт отличается низким энергопотреблением, а также высокой стабильностью частоты, то есть способностью прибора долго сохранять воспроизведенные значения сигналов. Это критически важно для использования в комплексных навигационных системах, в первую очередь для определения координат объекта в труднодоступных местах, для сигналов глобальных навигационных спутниковых систем или при полном отсутствии спутниковой навигации (шахты, тоннели).
«Сверхминиатюрный стандарт частоты рубидиевый был разработан в рамках программы мероприятий Минпромторга РФ по Федеральной целевой программе “Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012–2020 годы”. В будущем году прибор планируется запустить в серийное производство», — рассказал «Стимулу» заместитель генерального директора ФГУП ВНИИФТРИ Игорь Блинов.
Уменьшение габаритов нового стандарта открывает самые широкие возможности применения прецизионного оборудования в различных сферах жизнедеятельности, требующих сверхточного определения времени и частоты. Сверхминиатюрный стандарт незаменим для развития беспилотного транспорта, а также синхронизации оборудования и передачи данных в высокоскоростных вычислительных сетях, что особенно важно для проведения финансовых операций в банковской сфере, телекоммуникационных систем. Малые размеры прибора позволяют интегрировать их в высокоточные измерительные приборы (анализаторы спектра, анализаторы цепей, осциллографы), что существенно повышает их функциональные характеристики и точность работы.
Как отметили в пресс-службе, уникальный прибор был награжден золотой медалью по итогам работы XV Московского международного инновационного форума и выставки «Точные измерения — основа качества и безопасности» Metro Expo 2019. Мероприятие проводится ежегодно и приурочено к Всемирному дню метрологии.
По информации https://stimul.online/news/novaya-epokha-fizicheskikh-velichin/
Обозрение "Terra & Comp".
