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연구진은 처음으로 표준 광섬유 통신망을 통해 300km 이상 떨어진 거리에서도 안정적인 주파수 기준을 안정적으로 전송하여 두 전파 망원경을 동기화할 수 있음을 입증했습니다.
미국 광학회(The Optical Society of America)의 옵티카(Optica) 저널에 발표된 논문에서 호주 연구기관 컨소시엄 소속 연구원들은 광섬유 링크를 이용해 두 전파 망원경 간의 데이터 전송에 성공했다고 최근 보고했습니다. 또한, 이 기술의 성능이 각 망원경에 원자 시계를 사용하는 것보다 우수하다는 점도 입증했습니다.
초정밀 측정을 위한 시계 및 계측기 교정에 사용되는 안정적인 주파수 기준은 일반적으로 값비싼 원자 시계를 사용하여 기준 주파수를 생성하는 시설에서만 사용할 수 있습니다. 이 새로운 기술은 과학자들이 통신망에 접속하는 것만으로 전 세계 어디에서든 주파수 표준에 접근할 수 있도록 도와줄 것입니다.
이 새로운 기술은 기존 광섬유 네트워크 에 큰 변화를 주지 않고도 쉽게 구현할 수 있었습니다. 특히 인상적인 점은 실제 통신 트래픽이 전송되는 광섬유 네트워크에서 동시에 시연이 이루어졌다는 것입니다. 연구진은 정상적인 트래픽이 전송되는 광섬유에서 실험을 진행함으로써 안정적인 주파수 표준을 전송해도 다른 채널의 데이터나 통화에는 영향을 미치지 않는다는 것을 입증했습니다.
전송 중 주파수를 안정적으로 유지하기 위해 연구진은 신호를 네트워크를 통해 특정 목적지로 보낸 후 다시 반사시켜 되돌려 보냈습니다. 그런 다음, 되돌아온 신호를 사용하여 주파수 변화가 발생했는지 여부를 판단했습니다. 왕복 후에는 측정된 변화를 정확하게 보정하기 위해 주파수 변동을 차감했습니다. 광섬유 100km당 신호 왕복에는 약 1밀리초가 소요되었습니다.
연구진에 따르면, 이번 성공적인 시연은 이 새로운 방법이 전화망에 여러 개의 원자 시계를 사용하는 대신, 기존 방식대로 주파수 기준을 활용하고자 하는 전파 천문학자들에게 실용적인 대안이 될 수 있음을 보여줍니다. 또한, 이 기능을 통해 통신망에 접근할 수 있는 모든 과학자들은 전국 광섬유 네트워크를 통해 안정적인 주파수 기준값을 전송할 수 있게 될 것입니다.
통신망을 통해 안정적인 주파수 기준을 전송하는 능력은 SKA(Square Kilometer Array)와 같은 전파 망원경 배열에 특히 유용할 수 있습니다. SKA는 호주와 남아프리카공화국에 배열을 설치하여 세계 최대 규모의 전파 망원경을 구축하기 위한 국제적인 프로젝트입니다. 완공되면 SKA는 허블 망원경보다 약 50배 높은 감도로 심우주에서 오는 미약한 전파를 탐지할 수 있게 됩니다. 또한, 개별 전파 망원경들을 연결하여 총 약 100만 제곱미터에 달하는 집광 면적을 확보할 계획입니다.
연구팀은 국가 측정 연구소에서 사용하는 것과 같이 안정적인 주파수 표준에 쉽게 접근할 수 있게 되면, 정확한 타이밍과 정밀한 주파수 측정이 필요한 다양한 응용 분야에 필수적인 기술이 될 것으로 기대하고 있습니다.
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