En un nuevo estudio, los científicos han llevado a cabo el experimento de comparación coordinada más completo hasta la fecha de relojes atómicos ópticos (en adelante denominados "relojes ópticos"). Operaron simultáneamente múltiples relojes ópticos y sus enlaces de conexión en seis países, abarcando miles de kilómetros, lo que representa un paso importante hacia una definición más precisa de la unidad básica de tiempo "segundo" y el establecimiento de una escala de tiempo óptica global. En el último número de la revista Optica, equipos de múltiples instituciones de investigación publicaron los resultados de este estudio.

Los relojes ópticos utilizan láseres para excitar átomos con precisión, haciendo que transiten entre niveles de energía específicos. Estas transiciones generan frecuencias extremadamente estables, como el "tic-tac" de un reloj, y pueden utilizarse para medir el tiempo. Dado que existen muchos tipos de relojes ópticos que emplean diferentes átomos, para aprovechar plenamente su potencial de alta precisión, es necesario realizar comparaciones entre regiones para confirmar su coherencia.

Durante décadas, el estándar de tiempo unificado global se ha basado en el promedio de las señales de múltiples relojes atómicos de microondas de cesio. Sin embargo, la precisión de los relojes ópticos supera con creces a la de los relojes de cesio, aproximadamente 100 veces. Con el avance de la tecnología, cada vez más científicos abogan por reemplazar los relojes de cesio con relojes ópticos para redefinir el "segundo" en el Sistema Internacional de Unidades.

En este experimento, se coordinaron y compararon un total de 10 relojes ópticos de diferentes tipos en 6 países, completando 38 conjuntos de comparaciones de frecuencia. Entre ellos, 4 conjuntos fueron las primeras comparaciones directas, y la precisión de muchos otros conjuntos también mejoró significativamente.

A diferencia de las comparaciones previas de relojes por pares, este experimento logró por primera vez la comparación simultánea de múltiples relojes ópticos y combinó varias tecnologías de enlace, obteniendo así información más rica. Mediante un conjunto completo de mediciones coordinadas, el equipo de investigación puede verificar simultáneamente la coherencia y mejorar la credibilidad. Esto es de gran importancia para determinar qué relojes ópticos son adecuados para la definición del nuevo "segundo".

Para lograr estas comparaciones, el equipo de investigación necesitó conectar las salidas de frecuencia de los sistemas de relojes ópticos en diversas ubicaciones. Adoptaron dos métodos: uno fue utilizar señales de satélites GPS, aplicables en todas las ubicaciones pero con precisión limitada; el otro fue transmitir señales láser a través de fibras ópticas, 100 veces más preciso que el primero pero solo disponible entre Francia, Alemania e Italia.