美媒：美国开发出首个芯片级分子钟
2018-07-19 14:29 参考消息网
参考消息网7月19日报道 美媒称，分子在受到某种频率的电磁辐射时会进行恒定且可测量的自旋，利用这一点，美国麻省理工学院的研究人员开发出第一个可以计时的芯片分子钟。这种芯片有朝一日能大大提高智能手机和其他消费设备的导航精度和性能。
据美国科技探索网站7月16日报道，如今最准确的计时工具是原子钟。利用原子在受到某个特定频率的电磁辐射时的稳定共振，这种时钟可以精确地测量出一秒。全球定位系统（GPS）所使用的所有卫星中都安装了几个这样的原子钟。卫星把时间信号发送出去，智能手机和地面上其他接收器通过类似三角测量法的技术，对这些信号加以测算，可以准确确定自己的位置。
但是原子钟既庞大，又昂贵。因此，智能手机采用准确度不太高的内置时钟。这种内置时钟依靠三个卫星信号来导航，而且仍有可能算错位置。如果用更多的卫星信号加以修正，可以减少误差，但这会降低导航系统的性能和速度。
报道称，来自麻省理工学院电气工程和计算机科学系和太赫兹集成电子集团的研究人员现在制造出一种芯片钟。它使特定的分子接受某种精确的超高频电磁辐射，从而导致分子自旋。当分子自旋引起最大的能量吸收时，一个输出周期的时间被测得为一秒钟。与原子的共振一样，这种自旋非常稳定，足以使其充当一种精确计时参考。
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报道称，在实验中，分子钟的平均误差低于每小时1微秒，与微型原子钟相当，其稳定程度是采用晶体振荡器的智能手机内置时钟的1万倍。由于分子钟实现了全电子化，不需要笨重而耗能的部件来隔离和激发原子，因此可以用低成本的互补金属氧化物半导体集成电路技术来制造分子钟，而这种技术也用于制造所有的智能手机芯片。
麻省理工学院电气工程和计算机科学系副教授、分子钟相关论文的作者之一韩若楠（音）说：“我们的设想是，未来不需要将大量资金用于在大多数设备上安装原子钟。相反，你只要在智能手机某个芯片的一角安装一个小小的气囊，然后一切就都能以原子钟级别的精确度运行。”该论文13日发表在英国《自然·电子学》杂志上。
报道称，这种芯片级分子钟也可用于在要求精确位置但几乎不需要GPS信号的作业中进行更有效的计时。这类作业包括水下感应和战场应用等。