वुहान विश्वविद्यालय ने ड्रोन और मिसाइलों के लिए दुनिया की सबसे छोटी परमाणु घड़ी का उत्पादन शुरू किया

वुहान विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने पूरे ग्रह पर अब तक दर्ज सबसे छोटी परमाणु घड़ी के विकास के साथ सटीक इंजीनियरिंग में एक अभूतपूर्व मील का पत्थर हासिल किया है। उपकरण की कुल मात्रा केवल 2.3 घन सेंटीमीटर है और त्रुटि के लगभग शून्य मार्जिन की गारंटी देता है, निरंतर संचालन के हर 30 हजार वर्षों में केवल एक सेकंड का नुकसान होता है। तकनीकी नवाचार पहले ही प्रयोगशाला परीक्षण चरण से आगे निकल चुका है और बड़े पैमाने पर उत्पादन में प्रवेश कर चुका है। बड़े पैमाने पर विनिर्माण रणनीतिक वैश्विक उद्योग क्षेत्रों में कॉम्पैक्ट घटकों की बढ़ती मांग को पूरा करता है।

यह उपकरण मोबाइल प्लेटफ़ॉर्म के आधुनिकीकरण के लिए एक मूलभूत घटक के रूप में प्रकट होता है जिसके लिए पूर्ण अस्थायी सिंक्रनाइज़ेशन की आवश्यकता होती है। कम बिजली की खपत के साथ सिग्नल स्थिरता बनाए रखने की क्षमता उन उपकरणों में घड़ी स्थापित करना संभव बनाती है जहां भौतिक स्थान और बैटरी स्थायित्व गंभीर प्रतिबंध हैं। चीनी अग्रिम का वैश्विक पोजिशनिंग सिस्टम, युद्धक्षेत्र संचार नेटवर्क, कम-कक्षा उपग्रहों और मानव रहित हवाई वाहनों में प्रत्यक्ष अनुप्रयोग है।

अत्यधिक आकार में कमी अंतरराष्ट्रीय मॉडल से आगे निकल जाती है

उच्च परिशुद्धता वाले घटकों का लघुकरण समकालीन प्रौद्योगिकी उद्योग में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है। नई चीनी परमाणु घड़ी भौतिक बाधाओं को तोड़ने में कामयाब रही जिसने समय मापने वाले उपकरणों में बड़े पैमाने पर कमी को सीमित कर दिया। पारंपरिक मॉडलों को नियंत्रण तंत्र रखने के लिए भारी संरचनाओं की आवश्यकता होती है और ऑपरेशन के दौरान कई वाट विद्युत ऊर्जा की खपत होती है। नई वास्तुकला ने इन समस्याओं को निश्चित रूप से हल कर दिया।

वैश्विक रक्षा और नेविगेशन बाजार में उपलब्ध अन्य प्रौद्योगिकियों की तुलना में अंतरिक्ष दक्षता में वृद्धि एशियाई परियोजना को सीधे लाभ में डालती है।

• 2.3 घन सेंटीमीटर का आयतन सबसे उन्नत अमेरिकी मॉडलों के आकार के सातवें हिस्से से भी कम के बराबर है, जिनकी माप लगभग 17 घन सेंटीमीटर है।
• कॉम्पैक्ट उपकरण की सटीकता स्थलीय प्रतिष्ठानों में उपयोग की जाने वाली बड़ी परमाणु घड़ियों के प्रदर्शन से मेल खाती है।
• औद्योगिक असेंबली लाइन पहले ही 2024 में प्रौद्योगिकी क्षेत्र के ग्राहकों को सैकड़ों वाणिज्यिक इकाइयाँ वितरित कर चुकी है।

प्रयोगशाला प्रोटोटाइप से वाणिज्यिक उत्पाद में परिवर्तन के लिए सामग्री इंजीनियरिंग में जटिल अनुकूलन की आवश्यकता होती है। वैज्ञानिकों को यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता थी कि आयामों में भारी कमी से घड़ी द्वारा उत्पन्न डेटा की विश्वसनीयता प्रभावित न हो। कठोर तनाव परीक्षणों ने पुष्टि की कि प्रतिकूल वातावरण में अचानक तापमान परिवर्तन और मजबूत यांत्रिक कंपन के अधीन होने पर भी डिवाइस सटीक समय रीडिंग बनाए रखता है।

सुसंगत जनसंख्या कारावास पर आधारित ऑपरेशन

लघुकरण की सफलता समय बीतने को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले भौतिक दृष्टिकोण में आमूल-चूल परिवर्तन के परिणामस्वरूप हुई। वुहान विश्वविद्यालय के सैटेलाइट नेविगेशन और पोजिशनिंग टेक्नोलॉजी रिसर्च सेंटर में प्रोफेसर चेन जिहुआ के नेतृत्व में विशेषज्ञों की टीम ने पारंपरिक तकनीक को छोड़ दिया जो माइक्रोवेव गुहाओं पर निर्भर थी। समूह ने एक नवीन पद्धति अपनाई जिसे सुसंगत जनसंख्या कारावास के रूप में जाना जाता है।

इस नए ऑपरेटिंग प्रारूप में, सिस्टम रुबिडियम परमाणुओं से भरी एक छोटी कोशिका का उपयोग करता है। एक मॉड्यूलेटेड सेमीकंडक्टर लेजर प्रकाश की किरणों का उत्सर्जन करता है जो इन परमाणुओं के साथ सीधे संपर्क करता है, जिससे दो विशिष्ट ऑपरेटिंग आवृत्तियां उत्पन्न होती हैं। जब ये आवृत्तियाँ रुबिडियम की परमाणु अवस्थाओं के बीच ऊर्जा अंतर के साथ पूरी तरह से संरेखित हो जाती हैं, तो एक डार्क अवस्था बनती है। यह भौतिक घटना एक अत्यधिक स्थिर ऑप्टिकल सिग्नल उत्पन्न करती है, जो डिवाइस के प्राथमिक समय संदर्भ के रूप में कार्य करती है।

भारी यांत्रिक भागों और गुहाओं को कॉम्पैक्ट लेजर और माइक्रोफैब्रिकेटेड कोशिकाओं से बदलने से चिप स्केल पर पूरे तंत्र का एकीकरण संभव हो गया है। प्रोफेसर चेन जिहुआ ने बताया कि यह एकीकृत वास्तुकला उच्च ऊर्जा खपत वाले घटकों की आवश्यकता को समाप्त कर देती है। तकनीकी समाधान यह सुनिश्चित करता है कि परमाणु घड़ी पिछली पीढ़ी की प्रणालियों द्वारा आवश्यक ऊर्जा के केवल एक अंश का उपयोग करके लंबी अवधि तक चलती है।

ड्रोन संचालन और पानी के अंदर नेविगेशन पर सीधा असर

अत्यधिक अस्थायी परिशुद्धता आधुनिक सैन्य अभियानों की प्रभावशीलता और स्वायत्त उड़ान की सुरक्षा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। कॉम्पैक्ट परमाणु घड़ी झुंड के रूप में उड़ान भरने वाले कई ड्रोनों के समन्वय के लिए आवश्यक सिंक्रनाइज़ेशन क्षमता को बढ़ाती है। सामरिक परिदृश्यों में, उपकरणों के बीच मिलीसेकंड के अंतर के परिणामस्वरूप संचार विफलता या उच्च गति निर्देशित मिसाइलों में सिग्नल संरेखण का नुकसान हो सकता है।

यह नवाचार जटिल समुद्री वातावरण में अन्वेषण और आवाजाही के लिए पर्याप्त लाभ लाता है। पानी के अंदर रेडियो और जीपीएस संकेतों के प्रसार में कठिनाई के कारण पानी के नीचे नेविगेशन को गंभीर बाधाओं का सामना करना पड़ता है। नया उपकरण BeiDou प्रणाली से डेटा के रिसेप्शन और प्रसंस्करण में काफी सुधार करता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि पनडुब्बियां और मानव रहित जल वाहन सतह नियंत्रण अड्डों से अलग होने पर भी अपने मार्गों को सटीक रूप से बनाए रखते हैं।

अंतरिक्ष क्षेत्र में, निम्न-कक्षा उपग्रहों में अनुप्रयोग एक और महत्वपूर्ण रणनीतिक प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। चिप-स्केल परमाणु घड़ियों से लैस उपग्रह ग्राउंड स्टेशनों द्वारा भेजे गए निरंतर अपडेट पर भरोसा किए बिना सटीक स्थिति और डेटा सिंक्रनाइज़ेशन बनाए रख सकते हैं। यह परिचालन स्वायत्तता संचार नेटवर्क की भेद्यता को कम करती है और महत्वपूर्ण वैश्विक सूचना प्रसारण बुनियादी ढांचे की लचीलापन बढ़ाती है।

बड़े पैमाने पर उत्पादन लेजर घटकों को सस्ता बनाने का प्रयास करता है

प्रौद्योगिकी के व्यापक विस्तार को अभी भी विशेष आपूर्ति श्रृंखला से जुड़ी आर्थिक चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है। सेमीकंडक्टर लेजर घटकों की विनिर्माण लागत अधिक रहती है, जिससे प्रत्येक परमाणु घड़ी इकाई का अंतिम मूल्य बढ़ जाता है। इंजीनियरिंग टीमें वर्तमान में ऑप्टिकल सिग्नल स्थिरता से समझौता किए बिना उत्पादन को सस्ता बनाने के लिए असेंबली विधियों में सुधार पर काम कर रही हैं।

व्यावसायीकरण को सक्षम करने और प्रौद्योगिकी को अपनाने में तेजी लाने के लिए, शोधकर्ताओं ने कंपनी ताइफ्स (वुहान) टेक्नोलॉजी कंपनी की स्थापना की, जो असेंबली लाइन के प्रबंधन के लिए जिम्मेदार थी। इस पहल को राज्य के स्वामित्व वाली यांग्त्ज़ी नदी उद्योग समूह से प्रत्यक्ष वित्तीय और तार्किक समर्थन प्राप्त है। रणनीतिक साझेदारी पूर्ण फैक्ट्री स्वचालन में निवेश करने के लिए आवश्यक संसाधन प्रदान करती है, जिससे अगले औद्योगिक विनिर्माण चक्रों में निश्चित लागत कम होनी चाहिए।

प्रौद्योगिकी क्षेत्र की उम्मीद है कि कीमतों में प्रगतिशील कमी से बड़े पैमाने पर उपकरणों के नागरिक उपयोग का मार्ग प्रशस्त होगा। इन घड़ियों को मानकीकृत इंटरफेस में एकीकृत करने से वाणिज्यिक स्वायत्त वाहन निर्माताओं और अगली पीढ़ी के दूरसंचार नेटवर्क के प्रदाताओं द्वारा अपनाने की सुविधा मिलती है। इसमें शामिल कंपनियों का तत्काल ध्यान उत्पादन क्षमता के समेकन और वास्तविक और चरम परिचालन वातावरण में हार्डवेयर के सत्यापन पर बना हुआ है।