原子钟技术小型化，自动驾驶即将质变时代

GPS的正常工作不仅依赖于卫星信号的强弱，还与原子钟密切相关。原子钟是一种利用原子共振频率进行精确计时的装置，最早由物理学家伊西多·艾萨克·拉比及其学生发现。它是目前已知的最精确的时间和频率标准，广泛应用于国际时间转换、电视广播和全球定位GPS系统的信号控制。

卫星信号的精度与智能驾驶密切相关。尽管真正的自动驾驶汽车尚未问世，一些品牌的高级智驾系统已能在道路上实现无需手动操作的驾驶体验。然而，要实现完全自动驾驶，即车辆在输入目的地后自主完成全程驾驶，仍有显著差距。最近，来自美国印第安纳州普渡大学和瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员发明了一种新型光学原子钟，预计将推动完全自动驾驶技术的进步。这种原子钟的两大优势是体积显著缩小和GPS精度提升1000倍。

要理解光学原子钟的工作原理，需先了解普通时钟的计时方式。无论是智能手表、挂钟还是落地钟，都依赖振荡器和计数器。振荡器提供周期性变化，而计数器记录变化次数。许多原子钟使用微波频率使原子振荡，而现在的研究则尝试用激光实现光学振荡。普渡大学的齐明浩教授表示：“现有的原子钟能使GPS定位精度达到几米，而光学原子钟有望将其提升至几厘米。”这对基于定位的汽车自动驾驶系统和其他电子设备而言是质的飞跃。

目前，全球有400多台原子钟为计算机、GPS传感器和手机等设备提供精确的时间数据。但现有的光学原子钟体积庞大、结构复杂，难以在实际应用中发挥作用。此次研究的突破在于，研究人员利用片上微梳技术成功缩小超精密光学原子钟系统的体积，使其有望应用于车辆和小型电子设备。

片上微梳技术是此次研究的关键。微梳能产生均匀分布的光频率光谱，并将其与原子钟振荡同步的激光频率锁定，从而在原子钟的光信号和射频之间架起桥梁。查尔姆斯理工大学的光子学教授维克托·托雷斯·科帕尼指出，微梳体积小巧，在保证原子钟超高精度的同时，也大幅缩小了原子钟系统的体积。

目前，这项技术仍处于实验室阶段。如果科学家能找到大规模生产小型光学原子钟的方法并控制成本，这将为多个行业带来变革，并可能为真正的自动驾驶汽车铺平道路，使期待已久的完全自动驾驶成为现实。