Mini-Atomuhr für Handys und tragbare Geräte

Forscher des National Institute of Standards and Technology (NIST) haben ein sehr kleines Kernstück für eine Atomuhr entwickelt. Die Größe des Kernstückes entspricht ungefähr einem Reiskorn. Die neue Entwicklung soll eine präzisere Zeitmessung in tragbaren, Batterie betriebenen Geräten ermöglichen. Die Integration von Atomuhren in GPS-Geräte könnte darüber hinaus zu einer präziseren Satelliten-basierte Navigation führen.

Das Kernstück verbraucht weniger als 75 Tausendstel eines Watts und ist so stabil, dass die Zeit nur alle 300 Jahre um eine Sekunde falsch gemessen wird. Laut NIST kann das Kernstück gemeinsam mit einem externen Oszillator und einem Kontrollschaltkreis in eine ein Kubikzentimeter große Uhr integriert werden. Hergestellt werden könne die Atomuhr unter Verwendung von MEMS (micro-electro-mechanical-systems)-Produktions-Techniken in einer gewöhnlichen Wafer-Produktion, teilte NIST mit. Eine kostengünstige Massenproduktion der Atomuhr ist also durchaus denkbar.

„Die Uhr kann mit so wenig Energie betrieben werden und ist so klein, dass sie ohne weiteres in ein Mobiltelefon oder ein anderes tragbares Gert integriert werden kann“, erklärt John Kitching, Chef-Forscher des NIST-Projekts. Eingesetzt in drahtlosen Kommunikations-Geräten könnten derartige Atomuhren auch die Netzwerk-Synchronisation entscheiden verbessern und so für mehr Sicherheit sorgen.

Mit 75 Tausendstel eines Watts verbraucht die Atomuhr ungefähr ein Hundertstel der Energie, die derzeit eingesetzte moderner Atomuhren benötigen. Laut Kitching soll der Energieverbrauch noch weiter reduziert werden. Auch die Langzeit-Stabilität soll weiter verbessert werden. Durch einen noch geringeren Energieverbrauch der Atomuhr soll die Leistung von kommerziellen und militärischen Systemen, für die eine genaue Zeitmessung wichtig ist, entscheidend verbessert werden.

Atomuhren werden schon länger für eine exakte Zeitmessung eingesetzt. Bisherige Modelle verbrauchen allerdings sehr viel Energie und auch die Konstruktion sei teuer, so das NIST. Die Mini-Atomuhr ist zwar insgesamt weniger genau als große Atomuhren. Verglichen mit Quarz-Oszillatoren von entsprechender Größe und gleichwertigem Energieverbrauch ermöglicht die neue NIST-Uhr allerdings eine tausendfache Verbesserung der Langzeit-Präzision.