Svečiuodamiesi pas fiziką dr. Rimantą Miškinį Vilniuje esančioje Saulėtekio alėjoje, jo kabinete atkreipėme dėmesį į įmantrią aparatūrą ir iš jos kyšančius laidus. Tai – šviesolaidžiai. Jie, būdami prijungti prie vienintelių Lietuvoje dviejų atominių laikrodžių, nusidriekia iki pat Varšuvos. 
Svečiuodamiesi pas fiziką dr. Rimantą Miškinį Vilniuje esančioje Saulėtekio alėjoje, jo kabinete atkreipėme dėmesį į įmantrią aparatūrą ir iš jos kyšančius laidus. Tai – šviesolaidžiai. Jie, būdami prijungti prie vienintelių Lietuvoje dviejų atominių laikrodžių, nusidriekia iki pat Varšuvos.
Fizikas dr. Rimantas Miškinis prie atominių laikrodžių/FTMC nuotr.
Šitaip dar 2015 m. susijungė dviejų šalių metrologijos institutai – Fizinių ir technologijos mokslų centras (FTMC) ir Lenkijos vyriausioji matų tarnyba (Glówny Urzad Miar, GUM), stebintys ir tarpusavyje lyginantys atominių laikrodžių veikimą. Ši jungtis įgyvendinta bendradarbiaujant Lietuvos LITNET ir Lenkijos PIONER akademiniams tinklams.
Kabineto šeimininkas R. Miškinis yra lietuviškojo Nacionalinio metrologijos instituto (NMI) Laiko ir dažnio etalono laboratorijos vadovas. O šio instituto funkcijas šalyje atlieka FTMC. Gali pasirodyti painu, tad geriau dėmesį skirkime laboratorijoje veikiantiems atominiams laikrodžiams. Posakis „svarbi kiekviena sekundė“ čia įgauna ypatingą prasmę: įrenginiai matuoja laiką milijardinių sekundės dalių tikslumu, o tai būtina ne tik bendram viso pasaulio laiko apskaitos palaikymui, bet ir tokioms preciziško tikslumo reikalingoms operacijoms kaip navigacinių sistemų veikimas ar tarptautiniai bankiniai pavedimai.
Vieninteliai Lietuvoje atominiai laikrodžiai/FTMC nuotr.
Tiksliausi Lietuvoje atominiai laikrodžiai dirba taip: į cezio atomą spinduliuojamos mikrobangos (ar galit įsivaizduoti, kaip čia viskas smulku?), ir tuomet pagal sąveikos atsaką yra suformuojami reguliarūs tikslaus laiko signalai.
Vieninteliai Lietuvoje atominiai laikrodžiai/FTMC nuotr.
Iš viso pasaulyje yra apie 600 atominių laikrodžių, tarpusavyje „bendraujančių“ per kosminius palydovus. Tačiau su Varšuva jau turime ir kitokio tipo ryšį – šviesolaidinį, o Europa šiuo metu siekia, kad visi žemyno atominiai ir optiniai (kurie yra dar pažangesni) laikrodžiai būtų sujungti šviesolaidžiais.
Kam to reikia?
Ne tik laiko, bet ir seisminio aktyvumo stebėjimas
Prieš atsakydami, trumpam nusikelkime į kovo 25–26 d., kuomet FTMC vyko Europos nacionalinių metrologijos institutų asociacijos EURAMET Laiko ir dažnio techninio komiteto metinis susirinkimas. Svarbiausias renginio akcentas – pasirašytas tarpusavio supratimo memorandumas dėl dalyvavimo didžiulėje europinėje programoje „FOREST“ („Fiber-based Optical netwoRk for European Science and Technology“ – Šviesolaidinis optinis tinklas Europos mokslui ir technologijoms).
EURAMET Laiko ir dažnio techninio komiteto metinis susirinkimas/FTMC nuotr.
„Šis tinklas susietų Europos mokslines institucijas ir būtų skirtas sujungti tarpusavyje atominius laikrodžius, optinius laikrodžius bei tyrinėti kvantinius reiškinius. Tai yra labai reikšminga, nes šviesolaidžiais bus perduodami etaloniniai laiko ir dažnio signalai, kurie padės dar geriau palyginti laikrodžių veikimą“, – sako konferenciją organizavęs mokslininkas Rimantas Miškinis.
Pasak specialisto, šiuo metu pasaulyje yra įgyvendinami pavieniai projektai, kai šitaip šviesolaidžiais susijungia dvi valstybės, kaip antai Prancūzija su Vokietija, Italija su Austrija ar jau minėtos Lietuva su Lenkija. Tačiau iš esmės vis dar vyrauja palydovinis „bendravimas“. Technologija gera, bet ji gali sutrikti ar visai išsijungti dėl gamtos stichijų poveikio (pavyzdžiui, galingo Saulės žybsnio), netyčinio signalų trukdymo ar piktavalių sabotažo.
Kaip pastebi programos „FOREST“ autoriai, tokie įvykiai gali turėti pražūtingų padarinių ekonomikai ir gyvybiškai svarbiai infrastruktūrai, todėl teisės aktų leidėjai (įskaitant Europos Komisiją) buvo paskatinti ieškoti alternatyvių sprendimų.
Šviesolaidžiai čia pasirodo esantys tinkama išeitis – jie patikimesni nei palydovai (panašiai kaip prie kompiuterio laidu prijungtas internetas veiks stabiliau už bevielį Wi-Fi ryšį), o užkasti po žeme išvengtų daugybės išorinių grėsmių.
„Be to, pasaulyje yra sparčiai tobulinami optiniai laikrodžiai, kurių veikimo charakteristikų tarpusavyje be šviesolaidžių niekaip neįmanoma palyginti. Jų signalo perduoti per palydovą jau nepavyktų“, – sako FTMC ir Nacionalinio metrologijos instituto fizikas.
Trumpai kalbant apie optinius laikrodžius, būtina pasakyti štai ką: jie veikia, kai atomuose elektronai reguliariai „šokinėja“ tarp energijos lygių, ir tai darydami spinduliuoja tam tikrą optinį signalą – šviesą. Kadangi optinio signalo dažnis gerokai didesnis nei mikrobangų dažnis, laiką galime matuoti tūkstančiais kartų tiksliau, negu pasinaudodami atominiais laikrodžiais!
„Lietuvoje optinio laikrodžio kol kas neturime. Artimiausias mums yra Lenkijoje, Torunėje. Jis eksperimentinis, šviesolaidžiu sujungtas su Vokietijos optiniu laikrodžiu. Šį rudenį atlikti eksperimentai pademonstravo, kad tas šviesolaidis puikiai, tik su labai mažais nestabilumais, perduoda optinį signalą“, – pasakoja R. Miškinis.
Kalbėdamas apie programą „FOREST“, jis užsimena ir apie papildomą šio sumanymo naudą – itin jautrių šviesolaidžių „pagalbą“ seismologams. „Analizuodami signalų tarp atominių laikrodžių palyginimo rezultatus galime stebėti, kas vyksta pačiame šviesolaidyje. Juk jis driekiasi per tūkstančius kilometrų, ir būtų įmanoma užfiksuoti žemės drebėjimus, sprogimus ir kitus virpesius“, – sako pašnekovas.
Lietuva – tarp lyderių
FTMC fizikas atkreipia dėmesį, kad minima programa labai pravers ne tik mokslui, bet ir kiekvienam iš mūsų.
„Kad 5G ir 6G ryšys gerai veiktų, reikalingas geras jo stabilizavimas tarp pastočių, vidinis įrenginių sinchronizavimas. O tai galima padaryti tik turint labai stabilių dažnių signalus. Vienas iš jų šaltinių gali būti optinis laikrodis. Atominio laikrodžio stabilumo turbūt irgi pakaktų, bet jau ties riba – o optinis jau tikrai padėtų“, – pabrėžia R. Miškinis.
Kol kas nėra aišku, kada tiksliai ši ambicinga idėja – sujungti Europos atominius ir optinius laikrodžius šviesolaidžiais – galėtų būti įgyvendinta. Jeigu programa bus patvirtinta, prasidės kvietimai konkretiems projektams. Lietuva kaip visavertė programos dalyvė galės teikti paraiškas ir gauti finansavimą.
„Įdomu tai, kad Lietuva yra pati šiauriausia valstybė, prisijungusi prie šios programos. Dabar norime nutiesti šviesolaidį iki Helsinkio, tačiau kol kas nuo Lietuvos iki Talino per Latviją nėra gero šviesolaidinio ryšio, egzistuoja tam tikros techninės problemos. Tikimasi, kad LITNET dalyvavimas šiame projekte padės spręsti šiuos reikalus.
Suomija su Švedija turi gerą tarpusavio tinklą, o tarp Baltijos šalių Lietuva yra lyderė“, – pastebi Nacionalinio metrologijos instituto Laiko ir dažnio etalono laboratorijos vadovas.
