도쿄공업대학, 주식회사 리코, 산업기술종합연구소의 연구그룹은 지금까지 불가능했던 저소비 전력 및 소형 원자시계 개발에 성공했다.
원자 시계란, 원자와 전자파의 공명 현상을 이용한 시계로, 수정 발진기를 탑재한 일반적인 시계보다 정밀도가 높다.그 때문에 현재는 대형의 원자시계를 시각의 기준으로 해, 수정 발진기를 그것에 동기시키는 것으로 시각을 얻고 있지만, 만약 원자시계를 소형화하여 수정 발진기의 대신으로서 이용할 수 있게 되면, 큰 기술 사회적 변화를 얻을 수 있다고 생각된다.
그러나, 원자에 마이크로파를 조사하는 공진기를 갖는 종래의 원자 시계는, 공진기의 크기로 사이즈가 정해져, 소형화할 수 없는 문제점이 있었다.또한, 주파수 신시사이저와 같은 원자 시계의 구성 요소는 각각 매우 높은 정밀도를 요구하므로 소비 전력을 낮추기가 어렵고, 결과적으로 원자 시계 전체의 소비 전력은 수백 mW로 높아져 버리는 과제도있다. 했다.
한편 이번에 개발한 원자시계는 코히어런트 포퓰레이션 트래핑이라는 현상을 이용함으로써 지금까지 수백㎤의 크기였던 원자시계를 한 자리 이상 소형화할 수 있었다.또한 주파수 신시사이저를 CMOS 집적 회로로 만들고 온도 제어 효율을 향상시킨 새로운 양자부 패키지 구조를 채용하여 소비 전력을 대폭 삭감했다.그 결과, 종래형의 큰 원자 시계와 거의 동등(수정 발진기를 탑재한 시계의 약 10만배)의 정밀도이면서, 60mW라는 저소비 전력과, 15㎤라는 극소 사이즈를 실현했다.
본 연구 성과는 지금까지 탑재가 어려웠던 자동차나 스마트폰, 소형 위성 등 다양한 기기에 원자 시계 탑재를 가능하게 하고, 자동 운전, 고정밀 측위, 새로운 위성 네트워크 등의 실현을 크게 가속시킨다 가능성이 있다.
