EO

Bouwen aan de kleinste kwantumklok ooit

31 oktober 2018 om 09:18 uur

IqClock, een Europees consortium geleid door UvA-natuurkundige Florian Schreck, gaat klokken bouwen op basis van de nieuwste ontwikkelingen in de kwantummechanica. De optische atoomklokken zullen ongekend precies zijn en klein genoeg om gemakkelijk te vervoeren. Zo komen tal van technologische en wetenschappelijke vernieuwingen binnen handbereik, bijvoorbeeld voor de manier waarop geologen de aarde meten.


Het consortium, waarin kennis uit de wetenschap en het bedrijfsleven samenkomt, krijgt hiertoe 10 miljoen euro uit het Quantum Flagship-programma van de Europese Unie.

 

Tijdmeting verbeteren

Het iqClock-programma is het geesteskind van natuurkundigen Florian Schreck van de UvA en Yeshpal Singh van de University of Birmingham. Zij streven een gezamenlijk doel na: het verbeteren en vereenvoudigen van de meting van de tijd. In sommige laboratoria staan al ultra-nauwkeurige klokken, zogeheten optische atoomklokken. Dit zijn de nauwkeurigste wetenschappelijke instrumenten tot dusver. Als ze gedurende de hele levensduur van het heelal zouden lopen (zo'n veertien miljard jaar), zouden ze maar een seconde verkeerd lopen. Maar hoe mooi zulke klokken ook zijn, ze hebben twee grote nadelen: ze zijn extreem moeilijk om te maken en ze zijn enorm groot, zwaar en niet erg stevig.

 

Eenvoudiger en kleiner

Hoe kunnen optische atoomklokken vereenvoudigd worden? "De huidige optische klokken gebruiken trillingen van atomen om een heel nauwkeurige frequentie vast te leggen waarmee de klok tikt", vertelt Schreck. "Die frequentie wordt overgebracht op een optische laser. Vandaar de naam optische klok. De fijnafstemming van de laserfrequentie op die van de atomen is niet eenvoudig, maar we hebben hier in Amsterdam een manier ontdekt om dit idee eenvoudiger te implementeren, door de trillende atomen zelf de laserstraal te laten vormen. Deze constructie staat bekend als de superradiante laser. Het tweeledige gebruik van dezelfde atomen moet het veel makkelijker maken om optische atoomklokken te bouwen, aangezien de atomen licht produceren dat niet alleen heel stabiel is, maar ook automatisch de juiste frequentie heeft."


Dit idee zou de optisch klok vereenvoudigen, maar de eerste superradiante klok moet nog gebouwd worden. De belangrijkste bouwsteen, een continue bron van ultrakoude strontiumatomen, slechts een paar miljoensten van een graad boven het absolute nulpunt, werd onlangs echter door Schreck en zijn team geproduceerd. Rond dezelfde tijd kwam Singh met het initiatief om optische atoomklokken voor het bedrijfsleven te bouwen en daarbij de problemen rond de grootte en kwetsbaarheid van de bestaande klokken te verhelpen. Hierop besloten Schreck en Singh de handen ineen te slaan en andere partners met dezelfde doelstellingen bijeen te brengen in het iqClock-consortium.

 

Revolutionaire veranderingen

Het uiteindelijke doel is om de technologie van optische klokken volledig transporteerbaar te maken, zodat die tegen het eind van het tienjarige programma gebruikt kan worden in bijvoorbeeld satellieten. Schreck: "Zo kan straks de nauwkeurigheid van navigatiesystemen verbeterd worden tot enkele centimeters, waarmee de manier waarop bijvoorbeeld geologen de aarde meten revolutionair zal veranderen. Maar we kunnen ook omhoogkijken in plaats van omlaag: in de astronomie worden atoomklokken gebruikt om telescopen over de hele planeet te synchroniseren tot een effectieve telescoop die zo groot is als de aarde zelf. Vervoerbare optische klokken zijn ook geweldige instrumenten om zwaartekrachtgolven mee te meten, met behulp van gesynchroniseerde satellieten die zich vele duizenden kilometers van elkaar af bevinden. Supernauwkeurige klokken zullen dus de manier waarop we naar onze planeet en het heelal kijken voor altijd veranderen."

 

Een meer praktische toepassing ligt in de synchronisatie van telecommunicatienetwerken, waardoor die netwerken veel beter kunnen presteren. "En ten slotte is er natuurlijk het onverwachte: als nieuwe technologieën op brede schaal beschikbaar worden, vindt de industrie onvermijdelijk nieuwe manieren om die technologie in te zetten", aldus Schreck.

 

 

Gerelateerd nieuws

Mini-documentaire over 30 jaar open internet (video)

CWI viert 30 jaar open internet met mini-documentaire (video)

Op zaterdag 17 november om 14.28 uur is het exact dertig jaar geleden dat Nederland als eerste land in Europa werd aangesloten op het Internet. Systeembeheerder Piet Beertema van het Centrum Wiskunde & Informatica …

Bedrijven en wetenschappers publiceren 1e aanzet voor een nationale AI-strategie

Bedrijven en wetenschappers publiceren 1e aanzet voor een nationale AI-strategie

Om te zorgen dat Nederland succesvol wordt in het toepassen van Artificial Intelligence (AI) publiceerde het publiek-private samenwerkingsverband AINED onlangs een eerste aanzet voor een Nederlandse AI-strategie. Het…

Botjes ter grootte van een cel inspecteren zelfstandig pijpleidingen

Micro-robots inspecteren zelfstandig pijpleidingen (video)

Nog even en dan kan de industrie robots ter grootte van een cel inzetten om olie-, gas-, en andere leidingen te inspecteren (waaronder de aderen in het menselijk lichaam). Dit dankzij een uitvinding aan het Massachusetts…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
NIEUW! Pilz Veiligheidslaserscanner PSENscan

Met de tweedimensionale veiligheidslaserscanner van Pilz, de PSENscan, beveiligt u gevarenzones optimaal.

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV
B&R Industriële Automatisering BV

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

13 november 2018, ‘s-Hertogenbosch

Week van de Oppervlaktetechnologie

De Week van de Oppervlaktetechnologie vindt dit jaar plaats van 13 tot en met 15 november 2018 in de...

13 november 2018, München

Electronica 2018

Inside tomorrow

14 november 2018

Precisiebeurs 2018

Op de Precisiebeurs tref je kennis om op het hoogste niveau en volgens de hoogste kwaliteitseisen te...

Meer agendapunten »