Ученые Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) Росстандарта модернизировали сверхминиатюрные квантовые стандарты частоты, впервые созданные в 2019 году. Сверхминиатюрный стандарт частоты является уменьшенной копией полноразмерных стандартов частоты, работающих на основе холодных атомов рубидия, и входящих в состав Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени РФ. Благодаря новым техническим решениям энергопотребление сверхминиатюрного стандарта уменьшилось в несколько раз, при этом была повышена стабильность генерируемых сигналов.
Применение стандарта с новыми характеристиками позволяет увеличить производительность, эффективность и стабильность работы беспилотных систем, а также открывает возможности использования таких стандартов в составе аппаратуры, базирующейся на различных видах мобильной техники.
«Создание в 2019 году сверхминиатюрного квантового стандарта частоты на основе атомов рубидия стало технологическим прорывом в области частотно-временных измерений на рынке России. Сегодня мы получили новое поколение стандартов с улучшенными показателями стабильности и энергопотребления, которые превосходят аналогичные импортные приборы. Такие результаты открывают широкие возможности для дальнейшего прогресса в технологиях беспилотного транспорта, навигации, связи и позволяют укрепить независимость страны в этих критически важных направлениях», – отметил генеральный директор ФГУП «ВНИИФТРИ» Сергей Донченко.
Технические ноу-хау, применяемые учеными ВНИИФТРИ Росстандарта, в части реализации квантового дискриминатора (устройства, использующего квантовые свойства частиц для измерений и обработки информации), позволили существенно снизить энергопотребление изделия – до нескольких раз в сравнении со стандартами предыдущего поколения, и повысить стабильность выдаваемых сигналов до 6,2×Е-13 при периоде измерений 1000с. На сегодняшний день эти показатели превосходят не только характеристики первого поколения сверхминиатюрных стандартов частоты, но и показатели аналогичных стандартов, производимых ведущими странами.
Сверхминиатюрный стандарт частоты с такими характеристиками был разработан и изготовлен в России впервые на основе исследований и передовых технологий ученых ВНИИФТРИ в области физики, квантовой электроники и лазерных технологий.
Установка новых стандартов частоты, созданных во ВНИИФТРИ, в беспилотную систему позволит увеличить энергоэффективность и продлить время ее автономной работы, а также снизит теплоотдачу, что поможет предотвратить перегрев и увеличить надежность работы.
Результаты проведенных испытаний также подтвердили возможность эксплуатации стандартов в условиях климатических и механических нагрузок, что также расширяет сферу их применения.
Сверхминиатюрный стандарт частоты незаменим для развития беспилотного транспорта, а также синхронизации оборудования и передачи данных в высокоскоростных вычислительных сетях, что особенно важно для проведения финансовых операций в банковской сфере, телекоммуникационных систем. Малые размеры прибора позволяют интегрировать их в высокоточные измерительные приборы (анализаторы спектра, анализаторы цепей, осциллографы), что существенно повышает их функциональные характеристики и точность работы.
Завершение работ по созданию макета сверхминиатюрного стандарта частоты с новыми характеристиками запланировано в текущем году.