Am 15. April haben australische Forscher erstmals eine neuartige tragbare Atomuhr auf See getestet. Diese Technologie könnte entscheidende Unterstützung für die nächste Generation von Navigations-, Kommunikations- und wissenschaftlichen Systemen bieten. Die Studie wurde vom Team des Instituts für Photonik und fortschrittliche Sensorik der Universität Adelaide durchgeführt, die Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Optica veröffentlicht.

Atomuhren sind derzeit die präzisesten Zeitmessgeräte der Welt und bilden die Grundlage für Systeme wie GPS-Navigation, Telekommunikationsnetze und Radioastronomie. Allerdings müssen die meisten Hochleistungs-Atomuhren in streng kontrollierten Laborumgebungen betrieben werden; sie sind schwer transportabel und für komplexe, sich ständig ändernde reale Umgebungen ungeeignet. Das neu entwickelte Gerät könnte diese Situation verändern.

Die Anlage basiert auf lasergekühlten Ytterbium-Atomen und erreicht eine hochpräzise Zeitmessung durch die Messung der Übergangsfrequenz bestimmter Atome. Im Vergleich zu herkömmlichen Atomuhren ist sie präziser und gleichzeitig mobil sowie in nicht idealen Umgebungen einsetzbar.

Um die Leistung zu überprüfen, transportierte das Forschungsteam das Gerät im Juli 2024 auf ein von der Royal Australian Navy zur Verfügung gestelltes Marineschiff und ließ es mehrere Tage lang auf See kontinuierlich laufen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Atomuhr in der komplexen Meeresumgebung mit Vibrationen, Erschütterungen und Temperaturschwankungen eine ebenso hohe Leistung wie bei Labortests beibehielt. Berichten zufolge ist dies der erste Nachweis des Betriebs einer lasergekühlten optischen Atomuhr auf See.

Projektleiter und Chief Innovation Officer des Instituts für Photonik und fortschrittliche Sensorik, Andre Luiten, erklärte, der Test der Atomuhr auf einem Marineschiff sei ein wichtiger Meilenstein. Die Vibrationen, Erschütterungen und Temperaturschwankungen in der Meeresumgebung unterschieden sich grundlegend von Laborbedingungen. Die Fähigkeit, unter solchen Bedingungen stabil zu arbeiten, zeige, dass die Technologie bereits die Reife für praktische Anwendungen besitze.

Aufgrund ihres großen Anwendungspotenzials stehen tragbare Atomuhren weltweit im Fokus. Im Bereich der Navigation könnten solche hochpräzisen Uhren Positionierungssysteme unterstützen, die auch bei eingeschränkten oder ausgefallenen Satellitensignalen funktionieren; in der Kommunikation könnten sie die Synchronisationsfähigkeit großer Datenübertragungsnetze verbessern; in der Radioastronomie trägt die hochpräzise Zeitmessung zur exakten Koordinierung der Beobachtungsdaten globaler Teleskope bei.

Derzeit arbeitet das Forschungsteam weiter an der Optimierung der Technologie und plant weitere Feldtests, um in den kommenden Jahren die Anwendung von hochpräzisen tragbaren Atomuhren in der Wissenschaft, im kommerziellen Bereich und im Verteidigungssektor voranzutreiben.