[市場動向]

NICT、光格子時計による標準時の生成に成功、UTCとの時刻差を10億分の5秒以内に

2022年6月9日(木)日川 佳三(IT Leaders編集部)

国立研究開発法人情報通信研究機構(NICT)は2022年6月9日、光格子時計を使って標準時を生成することに成功したと発表した。UTC(協定世界時)に対する日本標準時の時刻差を、従来の「10億分の20秒」から「10億分の5秒以内」へと4分の1以下に抑えられることを実証した。国家標準時に光格子時計を利用する取り組みは世界で初めてとしている。

 情報通信研究機構(NICT)は、光格子時計を使って標準時を生成することに成功したと発表した。UTC(協定世界時)に対する日本標準時の時刻差を、従来の「10億分の20秒」から「10億分の5秒以内」へと4分の1以下に抑えられることを実証したという。「国家標準時に光格子時計を利用する取り組みは世界で初めて」(NICT)としている(写真1)。

写真1:NICTが開発したストロンチウム光格子時計の外観(出典:国立研究開発法人情報通信研究機構)写真1:NICTが開発したストロンチウム光格子時計の外観(出典:国立研究開発法人情報通信研究機構)

 実質的な世界標準時であるUTC(協定世界時)は、世界中の原子時計のデータを集めて重み付き平均を取り、半月以上遅れて数値データとして決定する時刻である。NICTなどの国家標準時を生成している機関は、みずから原子時計を運用し、できるだけUTCと近い時刻を生成した上で、必要に応じて後からUTCとの時刻差を把握できる形で時刻を供給している。

 NICTが生成して供給している時刻は、一般に日本標準時と呼ばれている。これまでは、原子のマイクロ波領域の遷移周波数を基にした水素メーザ原子時計やセシウム原子時計を利用して時刻を生成し、標準電波やNTPなど各種手段で社会に供給してきた。

 しかし、これらマイクロ波領域の商用原子時計は、多数台の平均を取っても発振周波数が15桁目で変動し、この結果、数カ月という期間でUTCとの時刻差が10ナノ秒以上に広がってしまうことが起こり、そのたびにマニュアルで日本標準時の周波数を調整する必要があった。

 一方、NICTが開発したストロンチウム光格子時計を使うと、日本標準時の刻み幅がどの程度ずれているかを16桁の精度で正確に計測できる。NICTでは、2021年6月から週1回以上の頻度で、ストロンチウム光格子時計による標準時の刻み幅の妥当性評価を実施。2021年8月から週1~2回、標準時の周波数調整を継続的に実施することで、UTCに対する標準時の変動を抑えることができた(図2)。

図2:図2 光格子時計の導入によって低減した日本標準時と協定世界時の時刻差(出典:国立研究開発法人情報通信研究機構)図2:図2 光格子時計の導入によって低減した日本標準時と協定世界時の時刻差(出典:国立研究開発法人情報通信研究機構)

 なお、2030年を目途に、時刻・周波数標準を扱う国際的な委員会で「秒の再定義」が検討されている。秒の定義を、現在のセシウム原子のマイクロ波領域の遷移から、原子の光領域にある遷移周波数によるものに変更する。光時計によって標準時の精度を維持することは、秒の再定義に向けて満たされることが望ましい条件の1つであり、今回の成果は、これを満たす実証例となる。

 NICTはまた、耐災害性の観点から、NICT本部(東京都小金井市)の原子時計だけを使った標準時生成を、NICT神戸副局などを利用して分散化することにも取り組む。精度と耐災害性のバランスの取れた標準時を目指す。

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NICT、光格子時計による標準時の生成に成功、UTCとの時刻差を10億分の5秒以内に国立研究開発法人情報通信研究機構(NICT)は2022年6月9日、光格子時計を使って標準時を生成することに成功したと発表した。UTC(協定世界時)に対する日本標準時の時刻差を、従来の「10億分の20秒」から「10億分の5秒以内」へと4分の1以下に抑えられることを実証した。国家標準時に光格子時計を利用する取り組みは世界で初めてとしている。

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