光格子時計の半年間にわたる高稼働率運転を世界で初めて達成

November, 4, 2020, つくば/横浜--産業技術総合研究所（産総研）計量標準総合センター 物理計測標準研究部門時間標準研究グループ 小林拓実 主任研究員、赤松大輔 主任研究員、同研究部門 保坂一元 副研究部門長らは、横浜国立大学と共同で、光格子時計の長期間にわたる高稼働率運転を世界で初めて達成した。

光格子時計は圧倒的に短い計測時間で高い正確さが得られる優れた時間周波数標準であることが、国内外の研究によって実証されてきた。これらの成果を受け、メートル条約関連会議にて、時間の単位「秒」を、光の周波数を用いて再定義することが検討されている。一方、将来新しい定義に基づき国際原子時や協定世界時を運用するには、セシウム原子泉方式一次周波数標準器のように長期間高い稼働率で運転することが求められるが、光格子時計は多数のレーザを必要とする複雑な装置であるため、これまで長期間にわたる高稼働率運転は困難であった。

今回、レーザの周波数オートリロック技術を開発し、周波数安定化システムに導入することで、光格子時計の無人運転を実現した。これにより、2019年10月から2020年3月までの半年間で、稼動率80 %以上の高稼働率運転を達成した。これは、これまでに報告された1か月間程度の高稼働率運転を大きく上回る結果であり、周波数標準器として世界で最も安定な運用が可能な光格子時計が実現したことになる。この結果、メートル条約関連会議傘下の作業部会は、この光格子時計が国際原子時に貢献することを勧告した。今後もさらに高い稼働率を継続し、国際原子時に寄与することで「秒」の再定義に向けた活動を推進する。

技術の詳細は、Metrologiaに発表された。
(詳細は､https://www.aist.go.jp)