|сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Метод релятивистской синтонизации квантовых часов: экспериментальные исследования
https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-4-50-56
Аннотация
Предложен и экспериментально исследован метод релятивистской синтонизации, предназначенный для передачи точного значения частоты удалённым квантовым часам. Предложенный метод учитывает релятивистские эффекты, обусловленные разностью потенциалов гравитационного поля и эффектом Допплера 2-го порядка. Реализован метод релятивистской синтонизации с применением перебазируемых высокостабильных водородных квантовых часов. В результате экспериментального исследования оценена точность передачи значения частоты от Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2022 удалённому потребителю, расположенному в г. Евпатория. В эксперименте учтено начальное расхождение частот задающих генераторов стационарных и перебазируемых квантовых часов и их температурные уходы в пути следования. Относительная погрешность синтонизации с учётом всех мешающих факторов составила 4,6∙10–16, что в 37 раз меньше, чем в результате кодовых измерений по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем, и в 25 раз меньше, чем при использовании спутниковых дуплексных сличений. Исследованный метод релятивистской синтонизации предложено применять при создании измерительных сетей высокостабильных квантовых часов.
Ключевые слова
стационарные квантовые часы,
мобильные квантовые часы,
гравитационное смещение частоты,
сличение частот,
синтонизация,
релятивистский эффект
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-29-11023.
Об авторах
В. Ф. Фатеев
Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений
Россия
Россия
Вячеслав Филиппович Фатеев
г. п. Менделеево, Московская обл.
Ф. Р. Смирнов
Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений
Россия
Россия
Федор Радиевич Смирнов
г. п. Менделеево, Московская обл.
А. А. Карауш
Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений
Россия
Россия
Артем Андреевич Карауш
г. п. Менделеево, Московская обл.
Список литературы
1. Карауш А. А., Карауш Е. А., Бурцев С. Ю., Смирнов Ф. Р. Оценивание смещения шкалы времени перевозимого стандарта частоты, находящегося в движении, по сигналам ГНСС // Навигация и гироскопия. 2020. Т. 28. № 3(110). С. 60–75. http://dx.doi.org/10.17285/0869-7035.0044
2. Фатеев В. Ф., Рыбаков Е. А., Смирнов Ф. Р. Метод релятивистской синхронизации мобильных квантовых часов и его экспериментальная проверка // Письма в журнал технической физики. 2017. Т. 43. № 10. С. 3–11. http://dx.doi.org/10.21883/PJTF.2017.10.44614.16624
3. Фатеев В. Ф., Смирнов Ю. Ф., Жариков А. И., Рыбаков Е. А., Смирнов Ф. Р. Эксперимент по повышению точности передачи шкалы времени на основе метода релятивистской синхронизации // Письма в журнал технической физики. 2020. Т. 47. № 1. С. 39–41. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.01.50457.18526
4. Wolf P., Petit G. Relativistic theory for clock syntonization and the realization of geocentric coordinate times. Astronomy & Astrophysics, 1995, vol. 304, pp. 653–661.
5. Блинов И. Ю., Наумов А. В., Смирнов Ю. Ф. Результаты калибровки канала дуплексных сравнений шкал времени TWSTFT между ФГУП «ВНИИФТРИ» и PTB // Метрология времени и пространства: Материалы 7-го Международного симпозиума, Суздаль, Россия, 17–19 сентября 2014. Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2014. С. 125–126.
6. Grotti J., Koller S., Vogt S., etc. Geodesy and metrology with a transportable optical clock, Nature Physics, 2018, vol. 14, pp. 437–441. https://doi.org/10.1038/s41567-017-0042-3
7. Takamoto M., Ushijima I., Ohmae N., Yahagi T., Kokado K., Shinkai H., Katori H. Nature Photonics, 2020, vol. 14, pp. 411–415. https://doi.org/10.1038/s41566-020-0619-8
8. Фатеев В. Ф. Релятивистская метрология околоземного пространства-времени: монография. Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2017. 439 с.
9. Фатеев В. Ф. Релятивистская теория и применение квантового нивелира и сети «Квантовый футшток» // Альманах современной метрологии. 2020. № 3. С. 11–52.
10. Грушинский Н. П. Теория фигуры Земли. М.: Наука, 1976, 512 с.
11. Абалакин В. К., Аксенов Е. П. и др. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике. М.: Наука, 1971. 584 с.
12. Фатеев В. Ф., Копейкин С. М., Пасынок C. Л. Влияние неравномерности вращения Земли на релятивистские смещения частоты и времени наземных атомных часов // Измерительная техника. 2015. № 6. С. 41–45.
13. Foerste Ch., Bruinsma S. L., Abrykosov O. etc. (2014): EIGEN-6C4 The latest combined global gravity fi eld model including GOCE data up to degree and order 2190 of GFZ Potsdam and GRGS Toulouse. GFZ Data Services. https://doi.org/10.5880/icgem.2015.1
Рецензия
Для цитирования:
Фатеев В.Ф., Смирнов Ф.Р., Карауш А.А. Метод релятивистской синтонизации квантовых часов: экспериментальные исследования. Izmeritelʹnaya Tekhnika. 2023;(4):50-56. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-4-50-56
For citation:
Fateev V.F., Smirnov F.R., Karaush A.A. Method of relativistic syntonization of quantum clocks: experimental studies. Izmeritel`naya Tekhnika. 2023;(4):50-56. (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-4-50-56
Просмотров:
291
Послать статью по эл. почте 