Elektroniikkajärjestelmät tarvitsevat aina tarkan kellosignaalin toimiakseen. Useimmiten tämä tuotetaan oskillaattoripiireillä, yksinkertaisimmin kiteillä. NIST-tutkimusinsituutin tutkijat ovat nyt kehittäneet atomikellon, joka voi tulevaisuudessa sopia jopa kannettaviin laitteisiin kuten älypuhelimiin.
Vaikkapa satelliiteissa käytettävät atomikellot ovat kalliita, tehoa kuluttavia ja suurikokoisia laitteita, joten niistä ei mobiililaitteisiin ole. National Institute of Standards and Technologyn tutkijat yhdessä kumppanien kanssa kehittivät atomikellon, joka koostuu kolmesta piiristä, sekä niitä tukevasta optiikasta ja elektroniikasta. Koko ratkaisu on vain kahvipavun kokoinen, kuten kuvasta näkyy.
Optica-tiedelehdessä esitelty ratkaisu perustuu lasisäiliöön sijoitettujen rubium-atomien värähtelyyn. Kaksi taajuuskampaa muuntavat atomien nopean optisen värähtelyn alhaisemmiksi mikroaaltotaajuuksiksi, joita voidaan käyttää elektroniikassa.
NIST:n atomikello kuluttaa vain 275 milliwattia tehoa. Tutkijoiden mukaan se voidaan tekniikkaa kehittämällä saada kutistettua riittävän pieneksi mobiililaitteisiin. Tutkijoiden mukaan nanokokoinen atomikello tuottaa jo nyt erittäin vakaan kellosignaalin.
Perinteiset atomikellot perustuvat cesium-atomin värähtelyyn. Optiset atomikellot toimivat korkeammilla taajuuksilla, joten niillä on mahdollistaa tuottaa tarkempi kellosignaali. Optisten kellojen uskotaan tulevaisuudessa korvaavan cesium-atomin sekunnin määritelmän perustana.
NIST-atomikello toimii siten, että rubidium-atomit värähtelevät terahertsien optisella taajuudella. Tätä käytetään vakauttamaan infrapunalaser, joka muunnetaan gigahertsiluokan mikroaaltosignaaliksi kahdella taajuuskammalla, jotka toimivat ikään kuin järjestelmän ”vaihteistona”. Käytännössä piiri tuottaa gigahertsiluokan sähköisen signaalin jota perinteinen elektroniikka voi käyttää tahdistukseen. Signaali vakautetaan rubidiumin terahertsivärähtelyn avulla.
