科学家表示，这一突破可能为无人机、智能手机和自动驾驶汽车的下一代GPS铺平道路。

一种新型梳状计算机芯片可能是为无人机、智能手机和自动驾驶汽车配备军用级定位技术的关键，这些技术以前仅限于太空机构和研究实验室。

科学家们已经开发出一种“微梳芯片” —— 一种5毫米（0.2英寸）宽的计算机芯片，上面装有像梳子一样的小齿 —— 它可以制造光学原子钟，这是地球上最精确的计时装置，体积小而实用，足以在现实世界中使用。

研究人员在一份声明中表示，这可能意味着配备GPS的系统比我们目前最好的系统精确1000倍，从而改善从智能手机和无人机导航到地震监测和地质调查的一切。他们在2月19日的《自然光子学》杂志上发表了他们的研究结果。

向上和原子

“今天的原子钟使GPS系统的定位精度达到几米。使用光学原子钟，你可以达到几厘米的精度，”该研究的合著者、普渡大学电子与计算机工程教授齐明豪（音译）在声明中说。

“这提高了车辆的自主性，以及所有基于定位的电子系统。光学原子钟还可以探测到地球表面纬度的微小变化，并可用于监测火山活动等。”

全世界大约有400个高精度原子钟，它们利用量子力学原理来计时。

这通常涉及使用微波来刺激原子在能量状态之间转换。这些变化被称为振荡，以极高的速率自然发生，就像一个超精确的滴答钟，使时间保持在十亿分之一秒内。

这就是为什么原子钟构成了协调世界时（UTC）和GPS（全球定位系统）卫星的支柱，后者用于设置全球时区，GPS（全球定位系统）卫星依靠原子钟计时为汽车、智能手机和其他设备提供定位数据。

尽管如此，传统原子钟还是远不如光学原子钟准确。标准原子钟使用微波频率激发原子，光学原子钟使用激光，使它们能够在更精细的尺度上测量原子振动，使它们的精度提高数千倍。

到目前为止，光学原子钟一直被限制在极其有限的科学和研究环境中，例如美国宇航局的戈达德太空飞行中心和国家标准与技术研究所（NIST）。这是因为它们非常复杂，使它们远远超出了您的标准卡西欧风扇的范围。

敲进梳子的齿

微梳芯片可以通过弥合高频光学信号（光学原子钟使用的）和现代电子学所依赖的导航和通信系统中使用的无线电频率之间的差距来改变这种状况。

“就像梳子的齿一样，微梳由均匀分布的光频率组成。光学原子钟可以通过将微梳齿锁定在超窄线宽激光器上来构建，这反过来又锁定了具有极高频率稳定性的原子跃迁，”研究人员在声明中解释道。

他们把这个新系统比作一组齿轮，其中一个小的、快速旋转的齿轮（光学频率）驱动一个大的、慢的齿轮（射频）。就像齿轮在减速的同时传递运动一样，微梳就像一个转换器，把原子的超快振荡变成电子设备可以处理的稳定的时间信号。

“此外，微梳的最小尺寸使得原子钟系统在保持其非凡精度的同时显着缩小成为可能，”该研究的合著者，查尔默斯大学的光子学教授维克多托雷斯公司在声明中说。“我们希望未来材料和制造技术的进步能进一步简化这项技术，使我们更接近一个超精确计时成为我们手机和电脑标准功能的世界。”

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