El reloj atómico óptico portátil utiliza átomos de iterbio enfriados con láser
Investigadores de la Universidad de Adelaida han probado con éxito, por primera vez en alta mar, un nuevo tipo de reloj atómico portátil, utilizando una tecnología que podría impulsar la próxima generación de sistemas de navegación, comunicaciones y científicos.
El equipo de investigación, perteneciente al Instituto de Fotónica y Sensores Avanzados (IPAS), desarrolló este dispositivo de alta precisión y lo probó a bordo de un buque proporcionado por la Marina Real Australiana en julio de 2024.
Por qué son importantes los relojes atómicos portátiles
Los relojes atómicos son los cronómetros más precisos del mundo y resultan esenciales para tecnologías como la navegación GPS, las redes de telecomunicaciones y la radioastronomía.
Sin embargo, la mayoría de los relojes atómicos de alto rendimiento funcionan en entornos de laboratorio cuidadosamente controlados y no están diseñados para ser transportados o utilizados fácilmente en condiciones reales exigentes. El nuevo dispositivo desarrollado cambia esta situación.
Investigadores de fotónica crearon un reloj atómico óptico portátil que utiliza átomos de iterbio enfriados con láser para medir el tiempo con extrema precisión. Al enfriar los átomos con láseres y medir una transición atómica muy específica, el reloj puede registrar el tiempo con mucha más exactitud que los sistemas convencionales.
Llevar la tecnología de laboratorio al campo
El profesor André Luiten, innovador jefe del IPAS e investigador principal del proyecto, afirmó que el objetivo era tomar tecnología de laboratorio de vanguardia y hacerla utilizable sobre el terreno.
"Los relojes atómicos son la base de muchas de las tecnologías que utilizamos a diario, desde la navegación por satélite hasta las comunicaciones globales", afirmó el profesor Luiten. "Hasta ahora, los relojes más precisos se habían limitado en gran medida a laboratorios especializados. Nuestro trabajo demuestra que este nivel de precisión puede lograrse en un sistema portátil que funciona fuera del laboratorio".
Primeras pruebas en el mar a bordo de un buque de la Armada
El dispositivo fue transportado desde el laboratorio e instalado en un buque de guerra, donde funcionó de forma continua durante varios días mientras el barco navegaba.
Imagen: Prueba de campo del reloj de haz de iterbio. Crédito: Optica (2026). DOI: 10.1364/optica.584095
A pesar del movimiento y los cambios ambientales típicos del entorno marítimo, el reloj mantuvo el mismo alto nivel de rendimiento observado durante las pruebas de laboratorio. Según el conocimiento del equipo, esta es la primera vez que se demuestra el funcionamiento en el mar de un reloj atómico óptico refrigerado por láser.
"Probar el reloj en un barco fue un hito importante", declaró el profesor Luiten. "El entorno marino presenta vibraciones, movimientos y cambios de temperatura muy diferentes a los de un laboratorio controlado. El éxito en el funcionamiento del reloj en esas condiciones demuestra que la tecnología es robusta y está lista para acercarse a aplicaciones reales".
Usos potenciales en múltiples sectores
Los relojes atómicos portátiles están despertando un creciente interés global debido a su amplia gama de potenciales aplicaciones.
En navegación, los relojes de alta precisión podrían respaldar futuros sistemas de posicionamiento que funcionen incluso cuando las señales satelitales no estén disponibles o se interrumpan. En telecomunicaciones, podrían mejorar la sincronización de grandes redes que transmiten enormes volúmenes de datos cada segundo.
Los científicos también podrían utilizarlos en campos como la radioastronomía, donde una sincronización extremadamente precisa ayuda a vincular las observaciones de telescopios de todo el mundo.
El profesor Luiten afirmó que el proyecto subraya la importancia de la colaboración entre las universidades y los organismos gubernamentales para el avance de tecnologías críticas.
El desarrollo de tecnologías cuánticas prácticas, como los relojes atómicos portátiles, requiere una combinación de ciencia fundamental, ingeniería y pruebas en condiciones reales. Este ensayo demuestra que Australia posee la experiencia necesaria para desarrollar tecnologías de cronometraje de precisión líderes a nivel mundial, que podrían beneficiar tanto a la investigación científica como a las industrias del futuro.
El equipo trabaja actualmente para perfeccionar aún más la tecnología y explorar aplicaciones adicionales sobre el terreno, con el objetivo de que en los próximos años se disponga de relojes portátiles de ultraprecisión para una amplia gama de aplicaciones científicas, comerciales y de defensa.
Los hallazgos se publicaron en un nuevo artículo en la revista Optica: Portable laser-cooled ytterbium beam clock based on an ultra-narrow optical transition
