Ученые впервые доказали, что по многожильным оптоволоконным сетям можно одновременно передавать сверхстабильные сигналы оптических часов и телекоммуникационные данные.

Это открывает путь к созданию распределенных систем точного времени, где атомные часы в разных точках мира смогут синхронизироваться через обычные интернет-каналы.

Оптические атомные часы — устройства, измеряющие время по колебаниям атомов (например, стронция), которые в 100 000 раз стабильнее цезиевых часов. Их погрешность — менее секунды за возраст Вселенной.

Результаты опубликованы в издании Optica.

Современные оптоволоконные сети уже близки к пределу пропускной способности, и для роста трафика — от стриминга до финансовых транзакций — инженеры начали использовать многожильные волокна.

В них один кабель содержит несколько независимых световодов, что резко увеличивает объем передаваемых данных.

Мы проверили, можно ли по таким волокнам передавать сигналы оптических часов на десятки километров без помех для интернет-трафика, — говорит Фрэнк Квинлан из Национального института стандартов и технологий (NIST).

Точность этих часов так высока, что для записи их частоты нужно 18 знаков после запятой. Но при передаче по оптоволокну малейшие изменения температуры или натяжения вносят шум, искажающий сигнал.

Раньше для стабильной передачи использовали либо «темное» волокно (без данных), либо сложные системы с двунаправленной коррекцией. Новый метод проще: сигнал идет по одному световоду, а возвращается по соседнему, что позволяет компенсировать шумы, не мешая интернет-трафику.

Эксперименты на 25-километровой линии в Италии подтвердили: многожильное волокно не уступает обычному по стабильности. За три часа работы частота «плыла» лишь на 0,0000000000000000003 — этого хватит даже для самых точных часов.

Следующий шаг — проверить метод на магистральных линиях с усилителями сигнала, — отмечает Назанин Хогхоги из NIST.

Если технология масштабируется, она позволит синхронизировать атомные часы между континентами, что критично для переопределения секунды и фундаментальной физики.

Польза исследования

• Синхронизация времени: точные часы в разных странах смогут работать как единая система, улучшая GPS, навигацию и финансовые транзакции.
• Наука: проверка теорий вроде общей относительности, где важны сверхточные измерения времени.
• Телекомы: интернет-провайдеры получат «бесплатный» бонус — канал для эталонных сигналов без потери пропускной способности.

Метод пока не тестировался на реальных магистралях с усилителями и перепадами температур. Если шумы в длинных линиях окажутся выше, коррекция может не сработать.

Ранее российские ученые разработали модель для оптимизации применения оптоволокна в медицине.