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研究者らは初めて、2つの電波望遠鏡を同期させるために、標準的な光ファイバー通信ネットワークを介して安定した周波数基準を300キロメートル以上確実に伝送できることを実証した。
アメリカ光学会のOptica誌において、オーストラリアの研究機関コンソーシアムの研究者らが、光ファイバーリンクを用いた2つの電波望遠鏡間の伝送に成功したことを報告しました。また、この技術の性能は、各望遠鏡に原子時計を設置する場合よりも優れていることも実証しました。
超高精度測定を行う時計や機器の校正に用いられる安定した周波数基準は、通常、高価な原子時計を用いて基準を生成する施設でしか入手できません。この新技術により、科学者はどこにいても通信ネットワークに接続するだけで周波数基準にアクセスできるようになります。
この新技術は、光ファイバーネットワークの他の部分への大幅な変更を必要とせず、実装も容易でした。最も印象的なのは、このデモンストレーションが、同時に実際の通信トラフィックを伝送している光ファイバーネットワーク上で行われたことです。研究者たちは、通常のトラフィックを伝送している光ファイバー上で実験を行うことで、安定した周波数標準の伝送が他のチャネルのデータや通話に影響を与えないことを示しました。
伝送中の周波数を安定に保つため、研究者たちはネットワークを介して信号を特定の宛先に送信し、反射して戻しました。そして、戻ってきた信号を用いて変化の有無を判定しました。各往復ごとに周波数シフトを差し引くことで、測定された変化を正確に補正しました。光ファイバー100キロメートルあたり、信号の往復には約1ミリ秒かかりました。
研究者らによると、今回の実証実験の成功は、電話回線網に複数の原子時計を設置する必要のない電波天文学者が、この新しい手法をすぐに利用できることを示している。この機能により、通信ネットワークにアクセスできる科学者は誰でも、全国規模の光ファイバーネットワークを通じて安定した周波数基準を送信できるようになる。
安定した周波数基準を通信ネットワーク経由で送信する能力は、スクエア・キロメートル・アレイ（SKA）のような電波望遠鏡アレイにとって特に有用となる可能性があります。SKAは、オーストラリアと南アフリカにアレイを設置し、世界最大の望遠鏡を建設する国際プロジェクトです。完成すれば、SKAはハッブル宇宙望遠鏡の約50倍の感度で深宇宙からの微弱な電波を検出できるようになります。さらに、個々の電波望遠鏡を連結することで、総収集面積は約100万平方メートルになります。
研究グループは、国立の測定研究所にあるものと同等に安定した周波数標準に容易にアクセスできるようになることで、正確なタイミングと正確な周波数測定を必要とする多くのアプリケーションを可能にする技術となることを期待しています。
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