光時計はすでに非常に正確で、150億年に1秒の誤差が生じると予想されていますが、頻繁にダウンタイムが発生します。
現在、ドイツ国立計量標準研究所（PTB、Physikalisch-Technische Bundesanstalt の略）の科学者グループは、何らかの理由で光源が利用できない場合にマイクロ波源を使用して時間を計測することで、この問題を解決したと考えています。
この新たな研究は、純粋な光時計の精度（宇宙の年齢の1秒ではなく100秒）の一部を犠牲にしているが、それでも現在のセシウムベースの原子時計よりは改善されている。
彼らの研究は、 Optica誌に全文掲載されており、こちらでご覧いただけます。
光学会がメディアリリースで説明しているように、現在使用されている原子時計は、メーザー（誘導放出によるマイクロ波増幅）を「振り子」として採用しています。
水素メーザーは光時計（左）とセシウム時計（右）を分解し、光時計が故障した場合でも時間を計ります。
画像：光学会
マイクロ波周波数の使用が、既に驚異的な精度（誤差は1ナノ秒/月程度）をさらに制限している。より正確な標準秒（GPS、金融取引のタイムスタンプ、そして科学分野で有用）は、時計専門家にとって依然として聖杯である。
光の周波数はマイクロ波の約10万倍であり、光時計は時間の経過とともにはるかに高い精度と安定性を実現します。「予測される時計の不確実性は≲1×10−17で、1か月後には≲25 psの時間誤差に相当します」と論文は述べています。
しかし、光学協会のリリースノートにあるように、光時計はより複雑であるため、「大幅なダウンタイムが発生します」。
そこでPTBは、ストロンチウム格子時計と水素メーザーの「フライホイール」を組み合わせ、25日間のテストのうち光時計がダウンしていた46パーセントをカバーした。
その結果、累積誤差は200ピコ秒となり、この実験は同期間におけるセシウム時計よりも正確になったという。
「研究者らは、光周波数コムを用いて光時計の光周波数とメーザーのマイクロ波周波数の間の大きなスペクトルギャップを埋め、マイクロ波ベースの低速の『刻み』を光時計の高速の『刻み』に効果的に分割した」と光学会は記している。
研究者たちは、光時計の開発が急速に進んでいることから、標準秒の再定義はおそらくあと 10 年待つ必要があり、その間に研究者たちは光時計の精度と信頼性をどの程度まで高められるかを検討し、どの光時計設計案が最終的に成功するかを評価することになるだろうと考えています。®
