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テクノロジー

NICTなどが原子時計を大幅に小型化できる技術を開発、チップ型も実現できる可能性 65

ストーリー by hylom
これはすごい 部門より

情報通信研究機構(NICT)や東北大学、東京工業大学の研究者らが、小型の原子時計システムの開発に成功したと発表した(NICTの発表)。

原子時計の1つであり、1秒の定義としても使われているセシウム原子時計では、その原理上マイクロ波発振装置や水晶発振器、周波数逓倍処理回路などが必要であり、消費電力も高かった。今回開発された原子時計システムはウェハープロセスを使って独自に開発したルビジウムガスセルと、圧電薄膜を使用した小型のマイクロ波発振装置で構成されており、これらによって超小型ながら従来の小型原子時計よりも高い周波数安定度が得られたとのこと。

従来の小型原子時計は数cm四方ほどのサイズだったが、今回開発された発振器および小型ルビジウムガスセルはともに数mmのサイズで、大きな電力を消費する水晶発振器や周波数逓倍処理回路が不要であるため消費電力も少ないという。

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  • 気になるのはお値段ですが、腕時計に搭載できるってことですね・・。

    PCに搭載してNTP も要らなくなっちゃうとか。

    • by Anonymous Coward on 2018年01月25日 13時51分 (#3350549)

      なるほど。キャッシュヒットの判定が捗るな。

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      電源が切れたあとの再立ち上げのために、電波時計も内蔵しておけば完璧

    • by Anonymous Coward

      精密に同期が取れているということ(時刻合わせすること)と、個々の時計動作が精密であることとは意味が違うと思う。

      • 出荷時にセットすればそれで終わりかなーと思って。
        PC のように電源が切れるというケースは時刻合わせが必要ですね。

        親コメント
        • by Anonymous Coward

          重力の影響で時間の進みが異なるから、やはり時刻合わせは必要じゃないですかねぇ…。
          主観時間は正確でも、時刻ってのは協定で決められてるものなので。

          もっとも、他レスにあるように、温度変化等の外乱があるから、思ったほど正確じゃないかもね。

          • by Anonymous Coward

            その前にうるう秒ってのがありますよ。
            数年で一秒なら良しとするんでしょうけど。

            ソーラーかキネティックなら電池交換しないので、電池交換のタイミングでというのは厳しいです。
            充電池(キャパシタ)も高い時計は10年以上当たり前のように持ちます。

            • by Anonymous Coward

              ヨドバシで時刻合わせサービスをやってくれるようになったりして

        • by Anonymous Coward

          時代が進み、原子時計がクオーツみたくタダ同然になったらそんなのも出てきそう。
          出荷時に時刻合わせだけしておいて、本体には時計合わせ機能がない電池が切れたら終わりの時計とか。
          あるいは時刻依存系の二段階認証デバイスとかなら時間合わせでトラブルが発生しないようにそんな感じになりそう。
          あんまり正確だと手動な時間合わせは誤差を生むし、厳密な時間合わせ機能は多少コストが掛かりそうですしね。

    • by Anonymous Coward

      原子時計といえど、温度補償をしないなら精度はそれほど高くならないだろう。
      温度補償をするならそれなりの電力を消費することになって、腕時計には乗せられないんじゃないかな。

      • by Anonymous Coward on 2018年01月25日 13時37分 (#3350543)

        温度によって寸法や弾性率が多少とも変化する振動子とは異なり、原子時計で使うような荷電子のエネルギー準位は温度の影響を余り受けません。
        温度補償をしなくても温度補償をした水晶発振より桁違いの精度が出せると思われます。

        親コメント
        • by Anonymous Coward

          荷電子→電子の間違いです。

          • by Anonymous Coward

            電子のエネルギー準位に温度依存性がないなら、半導体の温度を上げると暴走するのは何で?

            • by Anonymous Coward

              半導体は知らんけど、原子時計の原理的に、電子の特定の超微細エネルギー準位間の遷移を利用するわけだから、温度関係ないんじゃないの?
              温度がどうであろうと、その特定のエネルギー準位での周波数は一定と思うのだけど。

              ただし、温度が高ければ原子の運動量が高いから、ドップラー変位等で周波数に幅は出るような気がする。
              そういう意味での精度が落ちる現象はありそうだけども、温度依存で周波数がドリフトするというような現象は起こらない気がするな。

              詳しいこと分からんけど。

            • by Anonymous Coward

              半導体の使用温度が制限されるは複数ありますがエネルギー準位が変化するからではなく、熱エネルギーで準位を遷移する電子の数が増えたり、熱で結晶の格子振動が激しくなってキャリアの移動が妨げられたりするのが主因です。

              また近隣の原子と電子を共有することで近隣の影響を大きく受けるような準位を原子時計はわざわざ使ったりしません。

              • by Anonymous Coward

                温度が上がっても、原子時計の場合、スペクトルが広がるだけで、中心周波数は変わらないのでは?

      • by Anonymous Coward

        この小型ガスセルを、先のマイクロ波発振器と組み合わせて同調動作(原子時計動作)させると、1秒間で10-11台の周波数安定度が得られました。これは、市販の小型原子時計と比較して1桁以上の性能改善となり、優れた安定性を示しているといえます。

        • by Anonymous Coward

          それは同じ条件(温度補償をしたもとで)という話だよ。

          • by Anonymous Coward

            水晶振動子は恒温槽に入れたとしても原子時計の精度に及びません。
            今回の発振子のNICTによるプレスリリースにも温度補償を行ったとの記述はありません。

            • by Anonymous Coward

              そら、小さくしたというプレスリリースだからじゃね。

    • by Anonymous Coward

      電波式時計、GPS時計の代替よりも、通信・航法・暗号関連の分野への影響大です
      個人レベルでは変える値段では無くても、世の中の進歩に寄与する技術です

      • by Anonymous Coward

        暗号に時計の精度ってどう関係するの?

        • by Anonymous Coward

          ワンタイムパッドの同期に使えるがな
          (使い捨てパスワードジェネレータ)

          • by Anonymous Coward

            それはいまの水晶発振器の精度で十分だろうw
            それに、それ暗号の話じゃないよねw

        • by Anonymous Coward

          ワンタイムパッドを応用して完全乱数の代わりに、擬似乱数列生成機の対を使った暗号化。

    • by Anonymous Coward

      原子時計では自分の位置は分からないので、電波時計はともかくGPS時計の代わりにはならないのでは?
      むしろGPS時計に原子時計も積むことでよりGPSの精度を上げる (位置を得るのに必要なGPS衛星の数が1つ少なくて済む) 効果の方が期待できるかも。

  • by shesee (27226) on 2018年01月25日 12時22分 (#3350502) 日記

    どっちが先に積むのだろう。

  • by Anonymous Coward on 2018年01月25日 12時47分 (#3350518)

    原子時計っていうとバカでかいのを想像するけど、今は小さく、またかなり身近になってる。
    「従来の小型原子時計は数cm四方ほどのサイズ」ってある方は電子工作してる人なら使ってる人も多いdigi-keyに開発ボード(1000ドル) [digikey.jp]があったり、それを使って作った人の動画 [youtube.com]があったり・・・
    今回のはいくらぐらいになるんでしょ。

    #でも作るならまだgps時計が安く簡単

    • by Anonymous Coward

      原子時計をクロック源にすれば音質が良くなるという妄想を抱いているオーディオマニアの不思議

      • by Anonymous Coward

        それを理解できていない人がいることがさらに不思議ですな

      • by Anonymous Coward

        原子時計だけじゃなく、GPSの同期したクロックもそうだけど、
        位相ノイズが多くて、RFにはそのままでは使えないことが多い。
        DACに使ってもあまり意味がないかも。

        • by Anonymous Coward

          位相雑音なんて音質に関係ないです
          そもそも今時のオーバーサンプリングDACに使って聴感上の有意差が出るほど特性の悪い水晶発振器なんて売ってません
          スペアナの測定結果を目で見て音質に違いがあるという脳内妄想を膨らませてるだけです

  • by Anonymous Coward on 2018年01月25日 13時23分 (#3350535)

    これをBBルーターに積めば、インターネット疎通確認の為にNTPサーバーにDDOS攻撃しなくても良くなるんじゃね?

    • by Anonymous Coward

      インターネット疎通確認の為って自分で言っちゃってるじゃねーか

  • by Anonymous Coward on 2018年01月25日 12時23分 (#3350503)

    サンプルがもらえるメーカーがいいな。

    • by Anonymous Coward

      代理店経由ならサンプルぐらいタダでもらえるでしょ。
      個人でもとなるとメーカーが限られてきますが・・・

  • by Anonymous Coward on 2018年01月25日 12時26分 (#3350504)

    勝手にログインしてもOKのお墨付きももらい、一体何を目指しているのか。

  • by Anonymous Coward on 2018年01月25日 13時03分 (#3350528)

    原子時計と言ってはいますが、実際には高精度な発振器です
    いわゆる時計は言ってみればカウンタです
    この違い、時々誤解してる人が居るので・・・

    • by Anonymous Coward

      水晶時計、振り子時計、ってのと同じ文脈でしょ。
      原子時計で問題無いと思うが。

      • by Anonymous Coward

        ? 振り子だけで振り子時計とは言わなし、水晶発振器だけで水晶時計とは言わないので、
        原子発振器だけで原子時計とか言うのは変じゃないかという指摘のように見えるけど。

        • by Anonymous Coward

          少なくともこのストーリーではそういう混同をしている人はいないからでしょ。
          どちらかというと、電波時計とか純粋なカウンタではない時計も存在するのに時計はカウンタと言い切っている#3350528の方がおかしい。

    • by Anonymous Coward

      いやあ、どっちも時計でいいとおもうよ
      朝、6 o'clockを教えてくれるのもタイマー
      7μ秒を教えてくれるのもタイマー

      まー、たい し て たいしタマー(モンダー) ...

  • by Anonymous Coward on 2018年01月25日 18時16分 (#3350694)

    見ているとやはり勘違いしている人が多いな。

    正確な時計には一般に
    ・クロック源
    ・時刻源(および時刻補正源)
    の二つが必要となる。GPS とか NTP とか電波時計とかは全て時刻源の方。
    一方で今回の原子「時計」というのは水晶発振器など同じクロック源の方。

    ある時点の正確な時刻を時刻源から入手して、そこからどれだけ経過した
    か正確な時間をクロック源を使って計測し、合わせることで現在の正確な
    時刻がわかる。

    クロック源には原理的に回避不能の環境誤差や、工業的な精度に由来する
    個体差などが存在する場合があるが、それの補正についても時刻源を利用
    することができる。

    だから今回のは GPS や NTP の代替にはならない。逆にNTPは仕組上クロッ
    ク源にはなりえないし、GPSは 6秒に一回くらいしか来ないし、電波時計
    も更新1分ごとで、全情報は1時間に2回しかこないこないのでクロック源に
    はなりえない。

    • by Anonymous Coward

      #3350691です
      あんた野暮だよ、すべての人を啓もうするという試みは。
      あなたが危惧する流れのツリーはほっといて雑談を二者同時に進行させりゃあ雑談サイトとしては望ましいのではないかな
      スラド だし

  • by Anonymous Coward on 2018年01月25日 19時36分 (#3350744)

    彼らはp secレベルの揺らぎを聞き分ける事が出来流らしい

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