中 연구팀, 100km 자유 공간 고정밀 시간-주파수 전송 실현

[동포투데이 철민 기자] 고출력 저잡음 광빗, 고감도 고정밀 선형 샘플링, 고안정 고효율 광전송 등의 기술 개발을 통해 중국 과학자들은 세계 최초로 100km급의 자유공간 고정밀 시간주파수 전송 실험 및 시간 전송 안정성에 도달했다. 시간 전달 안정도는 펨토초급에 도달하였고, 만초의 주파수 전송 안정성이 4E-19보다 우수하다.

이 연구는 중국과학기술대학 판젠웨이(潘建伟) 원사팀과 여러 협력업체가 공동으로 수행했으며, 관련 결과는 5일 국제학술지 네이처(Nature)에 게재됐다.

최근 몇 년 동안 광시계의 안정성은 E-19 수준에 도달했으며 차세대 시간 주파수 표준(광주파수 표준)이 형성돼 정밀 항법 측위, 글로벌 타이밍 측정, 광역 양자통신, 물리학 기본원리 검증 등의 분야에서 중요한 역할을 할 수 있게 됐다.

선치(沈奇) 중국과학기술대 부연구원은 "광시계의 정확도에 맞는 시간 전달 기술이 있어야 정확한 시간을 전파할 수 있다"고 말했다.

보고서에 따르면 자유공간 고정밀 시간주파수 전송은 글로벌 광역주파수 네트워크 구축에 중요한 내용이지만, 그동안 국제적으로 관련 연구 성과는 신호대 잡음비가 낮고 전송거리가 가까워 스타링크 고정밀 시간주파수 전달 수요를 충족하기 어려웠다.

이 연구에서 연구팀은 와트급 수준의 출력으로 매우 안정적인 광 주파수 빗을 실현하고, 나노와트급의 고감도 선형 광학 샘플링 탐지를 실현하여 광전송 망원경의 안정성과 수신 효율을 더욱 향상시켰다. 이 같은 기술적 돌파구를 바탕으로 연구팀은 신장 우루무치에서 113km의 자유공간 시간주파수 전송에 성공해 고정밀 스타링크 광주파수 비교의 타당성을 충분히 검증했다

네이처 매거진의 여러 평론가들은 이 연구가 우주 공간의 장거리 광학 시간 주파수 전달 분야에서 중요한 돌파구이며 암흑 물질 탐지, 물리학의 기본 상수 테스트 및 상대성 이론 테스트와 같은 기초 물리학 연구에 중요한 영향을 미칠 것이라고 평가했다.