全部在海上：原型钟。 （由威尔·伦登提供）
新型超精密Atom钟在现实条件下的计时和坚固性方面优于现有的微波钟。 该时钟由美国加利福尼亚州工程公司 Vector Atomic 的一组研究人员制造，用于探索碘分子中Atom跃迁的精确频率，最近在一艘环绕夏威夷航行的船上通过了为期三周的试验。
Atom钟是世界上最精确的计时设备，对于全球定位系统、电信和数据中心等现代生活至关重要。 这些现实应用中最常见的Atom钟类型是在 20 世纪 60 年代开发的，它们的工作原理是测量Atom在两种能态之间振荡的频率。 它们通常基于铯Atom，在振荡时吸收和发射微波频率的辐射，其中最好的精度可以达到 140 亿年（大约是Cosmos年龄）的一秒之内。
以更高可见频率吸收和发射的时钟更加精确，300 亿年的计时误差小于 1 秒。 然而，这些光学Atom钟比微波Atom钟成交量大得多，而且它们对周围环境干扰的敏感性意味着它们只有在良好控制的条件下才能正常工作。
基于碘的原型
该团队在《自然》杂志上描述的 Vector Atomic 工作代表了朝着推翻这些限制迈出的一步。 在 Vector Atomic 联合创始人兼研究合著者 Jamil-Abo-Shaeer 的领导下，该团队开发了三个基于碘分子 (I2) 跃迁的强大光学时钟原型。 这些跃迁发生的波长很容易接近常规使用的商业倍频激光器的波长，并且碘本身被限制在蒸气室中，无需将Atom冷却到极冷的温度或将它们保持在超高真空中。 这些时钟的成交量约为 30 升，结构紧凑，可以放在桌面上。
Abo-Shaeer 表示，虽然这些原型光学时钟的精度落后于最好的实验室版本，但它仍然比目前船舶使用的类似尺寸的时钟好 1000 倍。 原型时钟的精度也比相同尺寸的现有微波时钟精确 100 倍。
海试
研究人员在新西兰皇家海军舰艇 HMNZS Aotearoa 上围绕夏威夷进行了为期三周的航行，测试了他们的时钟。 他们发现，尽管条件完全不同，但时钟的性能几乎与实验室中一样好。 事实上，两个较大的设备在 24 小时内记录的错误小于 400 皮秒（10-12 秒）。
该团队将这些原型描述为将世界计时网络从纳秒升级到皮秒的“关键构建模块”。 团队成员乔纳森·罗斯伦德（Jonathan Roslund）表示，目标是建造世界上第一个完全集成的光学Atom钟，其“外形尺寸”与微波钟相同，然后证明它在现实条件下优于微波钟。
“碘光钟当然不是什么新鲜事，”他告诉《物理世界》。 “事实上，最早的光学时钟之一使用的是碘，但研究人员转向了具有更好计时特性的更奇特的Atom。 然而，对于制造紧凑且简单的便携式光学时钟来说，碘确实具有许多有吸引力的特性。”
Roslund 解释说，任何Atom钟系统中最挑剔的部分是激光器，但碘可以依赖在 1064 nm 和 1550 nm 下工作的工业级激光器。 “我们采用的蒸汽室架构也不使用任何消耗品，既不需要激光冷却，也不需要预稳定腔，”罗斯伦德补充道。
下一代
在 HMNZS Aotearoa 上测试第一代时钟后，研究人员开发了第二代设备，精度提高了 2.5 倍。 升级版包括电源和计算机控制在内，成交量仅为30升，现已成为商业产品，名为Evergreen-30。 “我们还在努力开发具有相同性能的 5 升版本，以及超紧凑的 1 升版本，”Roslund 透露。
罗斯伦德说，除了在船上旅行外，这些较小的时钟还可以应用于机载和天基系统。 它们还可能产生科学影响：“我们刚刚与亚利桑那大学合作完成了一次激动人心的演示，其中我们的 Evergreen-30 时钟充当事件视界望远镜阵列中射电天文台的时基，该望远镜阵列是远距离成像超大质量黑洞。”
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