Китай направи критична крачка напред във високопрецизното отчитане на времето чрез масово производство на атомен часовник с размер на чип с размер на нокът, който поддържа точност с грешка от само една секунда на всеки 30 000 години. Напредъкът полага времева основа с висока точност за национални стратегически полета като сателити в ниска околоземна орбита и подводни навигационни системи Beidou.
Устройството, разработено от Изследователския център за сателитна навигация и технологии за позициониране на университета Ухан в провинция Хубей, измерва само 2,3 кубични сантиметра – около една седма от размера на сравними продукти, произведени в Съединените щати – като същевременно осигурява еквивалентна производителност.
„Времето е стратегически ресурс и тези, които постигат най-висока прецизност в отчитането на времето, получават предимство в технологиите, икономиката и дори националната отбрана“, каза Чен Джиехуа, професор в центъра и юридически представител на Zhongke Taifeisi (Wuhan) Technology Co, пред местния вестник на Хубей Changjiang Daily.
„Времето е разстояние при навигация и позициониране – грешка във времето от само една наносекунда (една милиардна част от секундата) води до отклонение в позиционирането от 0,3 метра. Въпреки това, дори и най-точните ежедневни часовници могат да се отклонят с повече от 10 секунди на година“, каза Чен, обяснявайки защо неговият изследователски екип е посветил десетилетия на разработването на атомни часовници с мащаб на чип – като твърдо държи „силата на времето“ в собствения Китай ръце.
В допълнение, докато калибрирането на времето обикновено разчита на сателити, атомните часовници могат да осигурят независима и стабилна референтна информация за времето при специални условия, като под вода, под земята, в дълбокия космос или на бойно поле, заглушено от GPS.
Традиционните атомни часовници работят, като „броят“ сигналите със стабилна честота, генерирани чрез взаимодействието на микровълнови полета с атомите. Дългата дължина на вълната на микровълните обаче ограничава колко малки могат да бъдат направени тези устройства. Атомните часовници с мащаб на чип, от друга страна, използват лазери, модулирани от микровълни. Тъй като лазерите могат да бъдат насочвани в много малко пространство, тези часовници постигат свръхвисока точност, като същевременно намаляват размера и консумацията на енергия десетки пъти.
Чен подчерта широкия пазарен потенциал на атомните часовници с мащаб на чип, като отбеляза техния компактен размер от само няколко кубични сантиметра и ниска консумация на енергия от по-малко от 200 миливата. Тези характеристики ги правят много подходящи за приложения като подводни системи. На морското дъно, където сателитните сигнали са недостъпни и устройствата не могат да разчитат на слънчева енергия, автономните системи за синхронизация изискват прецизни времеви препратки и работа с ниска мощност за продължителни периоди. Това прави атомните часовници с мащаб на чип идеален източник на честота за такива среди.
По-специално, Zhongke Taifeisi (Wuhan) Technology Co постигна широкомащабно производство на атомни часовници с мащаб на чип, които бяха успешно приложени в системи за синхронизиране на времето за подводни Beidou, сателити на ниска земна орбита и рояци дронове.
Гоу Фей, служител от Yangtze River Industry Group, който държи повече от 20 процента от акциите на компанията, каза в интервю за Changjiang Daily, че квантовата технология е определена като основен приоритет сред бъдещите индустрии на Китай. Той обхваща областта на квантово-прецизното измерване, където атомните часовници с мащаб на чип служат като основно устройство.
„Най-малкият в света атомен часовник с размер на чип, разработен от екипа на професор Chen Jiehua, напълно разруши чуждестранния технологичен монопол. Той постига всеобхватен скок напред с по-малък размер, по-добра производителност и мащабируемо производство, позиционирайки Китай в челните редици на глобалната квантова индустрия“, каза Гоу.
Продуктът, който е първият и понастоящем единственият атомен часовник с размер на чип в Китай, който постига комерсиални продажби в мащаб, достигна продажби от няколкостотин бройки през 2024 г., като продажбите продължават да растат през 2025 г., според Gou.
Масовото производство обаче все още е ограничено от производителността и високата цена на лазерите. Гоу каза, че групата ще използва капитала и ресурсите си, за да помогне на компанията да се справи с технологиите за ключови компоненти и да усъвършенства автоматизираното производство, за да намали разходите, като допълнително разшири приложенията си както във военните, така и в гражданските комуникации и затвърди конкурентното предимство на Хубей в сектора на квантовите прецизни измервания.
Очертанията на 15-ия петгодишен план (2026-30) за национално икономическо и социално развитие подчертават необходимостта от постигане на пробиви в ключови технологии, свързани с квантово прецизно измерване и насърчаване на квантовата технология като нов двигател за икономически растеж.
Областта също е от стратегическо значение в световен мащаб и търпи бързо развитие. Според QYResearch, глобален институт за проучване на индустриалния пазар с двойно седалище в Пекин и Лос Анджелис, глобалните пазарни продажби на атомни часовници с размер на чип достигнаха 405 милиона юана (60 милиона долара) миналата година и се очаква да достигнат 737 милиона юана до 2032 г.