В настоящее время около 400 часов, расположенных на спутниках, обеспечивают определение местоположения с точностью до нескольких метров. Однако ученые стремятся повысить точность GPS для улучшения работы автономных автомобилей, навигационных систем и геологического мониторинга. Для этого планируется заменить существующие атомные часы на оптические атомные часы, которые обладают значительно большей точностью. Обычные атомные часы имеют погрешность в одну секунду за миллионы лет, в то время как оптические атомные часы – всего одну секунду за миллиарды лет.
Это позволит повысить точность GPS до нескольких сантиметров, что значительно улучшит автономность транспортных средств и электронных систем, основанных на определении местоположения. Однако современные оптические атомные часы довольно громоздки и не могут быть установлены на спутники GPS. Новая технология ученых Университета Пердью и Технологического университета Чалмерса позволяет решить эту проблему. В ее основе лежит микросхема «microcomb», генерирующая спектр равномерно распределенных световых частот. Она преобразует сверхбыстрые колебания атомных часов в более низкие и управляемые частоты, что делает их совместимыми с электронными схемами.
Хотя создание миниатюрной микросхемы – это важный шаг, для полной реализации технологии требуется синхронизация микросхемы с сигналом атомных часов и обеспечение стабильной работы системы. Исследователи уже достигли успеха в этом направлении, соединив два микросотовых резонатора с небольшим частотным смещением. В будущем исследователи планируют интегрировать в микросхему дополнительные компоненты, такие как оптические усилители и модуляторы, что позволит начать серийное производство оптических атомных часов и использовать их в спутниках GPS и других устройствах.
А акустическая навигация позволяет использовать GPS-карты под водой.
