이런 수준의 정밀도가 놀랍다고 했는데, 그렇다면 '합리적으로 잘 갖춰진 연구실'에서 자체적으로 광학 시계를 만든다면 얼마나 어렵고 비쌀까 궁금함. 시중에 몇 개의 랙 크기만 한 광학시계가 상당히 비싼 값에 판매되고 있는데, 재료 자체가 아직도 비싼 건지, 아니면 오직 전문성 때문인지 궁금함
초정밀 시계를 비교하는 이 방식이 아주 멋짐. 앞으로 아인슈타인식 고도계를 어디서나 볼 수 있기를 기대함
“수직 위치 몇 센티미터의 변화 측정”이 실제로 얼마만큼의 시간 동안 가능한지 궁금함. 즉각적으로 측정할 수 있는 것인지는 확실하지 않음
앞으로 어느 정도까지 정밀도가 현실적으로 향상될 수 있을지 궁금함. 정말 언젠가 중력을 이용해 우주 규모가 아닌 일반 일상 속, 예컨대 누군가 옆을 지나갈 때 발생하는 중력파나 간섭 패턴까지 볼 수 있는 시대가 올지 상상해보게 됨
SKO BUFFS. NOAA에서 잠깐 일한 적이 있는데, 같은 캠퍼스에 있는 NIST에서 산책하며 근무했던 게 정말 좋았음. 엄청 멋진 건물이었음. 그런데 전체 캠퍼스가 폐쇄될 위기임
약간 관련된 내용인데, 로드아일랜드 뉴포트 해군기지에 있는 NOAA의 새 해양운영시설 건설은 계속되고 있음을 언급하고 싶음. 한편으론 일부 폐쇄 논의와 동시에 새 건설이 진행되는 의미 있는 패턴이나 논리가 존재하는지 궁금함
핵시계의 비약적 발전이 궁극의 초정밀 시간측정 시대를 연다(NIST)
첫 번째 게시글 댓글에서 두 번째 요약도 남겼는데, 두 번째는 전자가 아니라 원자핵 기반의 새로운 타입의 원자 '핵' 시계를 개발 중인 내용을 담고 있음. 정확도에 대한 언급은 없어서, 이번 '이온' 시계와 정확도 비교가 궁금해짐
Al+ 시계에서 가장 큰 불확실성은 이온 트랩 안에서 이온이 약간 움직이면서 생기는 상대론적 시간 지연 현상임. 229Th(토륨) 시계 역시 같은 영향을 받겠지만, 원자 질량이 더 크면 억제에 도움이 될 수도 있을 것으로 생각함
비전문가의 입장에서, 시계의 정확도를 측정하려면 그보다 더 정확한 시계가 필요하지 않냐는 의문이 있음. 세상에서 가장 정확한 시계의 정확성은 어떻게 측정하는지 궁금함
예를 들면 여러 대의 시계를 만들어 서로 비교하는 방법이 있음
시계의 정확도를 어떻게 측정하는지 궁금함. 모든 시계에 미세한 오류가 있다면 모두 틀린 것이 아닌지 의문이 듦
시계의 정확도는 정의에 따름, 이후 정밀도를 측정함. 두 개의 시계를 만들고 서로 얼마나 어긋나는지 측정하면 정밀도를 알 수 있음.
두 시계가 서로 상이한 위치에 있으면 측정 가능한 시간지연 등 재미있는 실험이 가능함. 예를 들어
서로 다른 원소의 두 시계를 이용해 '우주의 상수'라 불리는 값이 변하는지 측정 가능
시계의 방향(예: 옆으로 눕힘)에 따라 차이가 나는지 관찰해 우주에 '특정 방향'이 있는지 연구
어떤 이론에 따르면, 암흑물질이 시계 주파수에 변화를 일으킬 수 있기에, 먼 거리에 시계를 두고 공간적 암흑물질 밀도의 변조를 찾는 실험
시계의 안정화를 위해 조정된 모든 요인(자기장 등)의 변화도 관찰 가능, 그래서 시계가 고감도 자기장 측정기도 됨
정밀 시계 이야기할 때 꼭 나오는 재미있는 질문임.
동일한 시계를 두 개 이상 제작해 동시에 같은 시간에 맞춰 사용함. 완벽한 시계라면 시간이 지나도 차이가 없겠지만, 실제로는 점차 어긋나게 됨(체계적 편이와 무작위 편이 모두 존재).
이 차이를 보면 시계의 오차가 마치 '무작위 보행'처럼 확산함. 시계 여러 개로 실험하면, 오차 분산이 어떤 시계가 더 뛰어난지 보여줌.
절대적으로 완벽한 표준 없이도 두 대를 비교해 무작위성을 측정할 수 있음
사실상 시계의 '정확도'가 아니라 '노이즈 크기'를 측정하는 것임. 시계 원천 자체는 물리적으로 변하지 않지만 노이즈가 섞임.
예를 들어 아주 미세한 자기장, 온도 변화 등도 시계 속도를 바꿀 수 있어서 최대한 차단/제어가 필요함. 남아 있는 영향은 계산으로 보정하고, 이 값이 곧 정확도임.
직접 측정하고 싶다면, 똑같은 시계를 두 대 동기화해 놓고 시간이 지난 뒤 서로 비교하는 방법도 있음(상대성이론에 의한 영향도 고려 필요함)
시간은 변하지 않는 물리현상을 기반으로 정의함.
예를 들어 모든 전자는 완벽히 동일하기 때문에, 이런 특성을 이용해 정확한 시간 기준을 만들 수 있음
'시계'인지, 혹은 위치 인코더에서처럼 어디까지나 '시계 신호'인지 헷갈림. 즉, 특정 범위 내에서만 '절대값' 역할을 하는 것 아닌지 궁금함
이처럼 트랩된 단일 이온, 혹은 중성 원자 격자 기반 광학 원자시계는 연속적인 시계 신호 자체를 생성하지 않음.
대신 레이저(주파수빔, frequency comb)가 필요함. 수백 THz의 광학신호를 MHz~GHz 단위의 전자 신호로 나눠줌.
실제 시간표현용 신호시계로 완전 연속성을 확보하려면 여러 대의 광학시계가 필요함(현재는 이온, 중성 원자를 다 잃어버리면서 자주 재설정 필요).
연속 신호는 레이저가 담당함. 이 레이저는 에르븀, 이터븀 유리 기반의 적외선으로 동작하고, 이온의 공명주파수와 맞춰져 있음.
짧은 구간에서는 노이즈를 거르기 힘드니, 실리콘 공진기의 품질로 주파수 안정성이 결정됨(매우 낮은 온도에서 냉각, 적외선 투과 등 품질 조건).
컴퓨터의 시계 신호처럼, 장기적으론 NTP 등 외부와 동기화 수준이고, 단기적으로는 내부 쿼츠 오실레이터 수준.
이번 광학 이온시계는 참고 주파수의 불확실성이 역대 최저 수준임. 하지만 트랩된 한 개 이온이 쓰이기에 중성 원자 격자 기반(수천 개 원자 활용)보다 단기 노이즈가 큼.
그래서 실제 출력 신호를 매우 오랜 시간(최소 수일) 평균해야 명시된 정확도에 도달함.
단기간(1초) 정확도는 현재 최고 성능의 세슘·수소 마이크로파 시계 대비 약 천 배 수준이나, 평균만 해도 기존 마이크로파 시계 성능에 도달함
빅뱅 같은 우주적 기점 이외에는 절대적 시간 기준이 정말 존재하는 것인지 궁금함
시계 신호는 누적해 모두 셀 수 있고, 장기적으로 매우 정확함. 회전 인코더처럼 수조 번의 신호 누적도 개념상 가능함(일반적으로 인코더는 이런 카운팅을 거의 안 할 뿐임)
다이아몬드와 금으로 만든 '최고의 시계'라는 설명이 마음에 듦. 마치 마인크래프트 느낌임
기사에 디바이스 사진 등 흥미로운 이미지가 많음. 알루미늄이 세슘보다 분명히 우수하지만 실제로 다루기 힘들고, 이제 표준이 되지 못하게 했던 장애물들이 이번에 해결된 것으로 보임
Hacker News 의견
두 개의 이 시계를 나란히 놓고 고도(수직 위치)가 몇 센티미터 차이만 나도 중력/시간 지연 차이로 측정이 가능함. 직접 이런 수준으로는 아니어도, 세슘 빔 원자시계를 수천 달러대에 구입할 수 있고 직접 손으로 만들어볼 수도 있는 시대에 살고 있음이 놀라움
세슘 시계는 약 1마일(1.6km) 수준의 수직 이동 분해능과 비교할 수 있음. 세슘 시계의 재미있는 점은 세 개 정도를 미니밴에 실어서 캠핑 갈 때 쓸 수 있다는 점임
http://leapsecond.com/great2005/
이런 수준의 정밀도가 놀랍다고 했는데, 그렇다면 '합리적으로 잘 갖춰진 연구실'에서 자체적으로 광학 시계를 만든다면 얼마나 어렵고 비쌀까 궁금함. 시중에 몇 개의 랙 크기만 한 광학시계가 상당히 비싼 값에 판매되고 있는데, 재료 자체가 아직도 비싼 건지, 아니면 오직 전문성 때문인지 궁금함
초정밀 시계를 비교하는 이 방식이 아주 멋짐. 앞으로 아인슈타인식 고도계를 어디서나 볼 수 있기를 기대함
“수직 위치 몇 센티미터의 변화 측정”이 실제로 얼마만큼의 시간 동안 가능한지 궁금함. 즉각적으로 측정할 수 있는 것인지는 확실하지 않음
앞으로 어느 정도까지 정밀도가 현실적으로 향상될 수 있을지 궁금함. 정말 언젠가 중력을 이용해 우주 규모가 아닌 일반 일상 속, 예컨대 누군가 옆을 지나갈 때 발생하는 중력파나 간섭 패턴까지 볼 수 있는 시대가 올지 상상해보게 됨
SKO BUFFS. NOAA에서 잠깐 일한 적이 있는데, 같은 캠퍼스에 있는 NIST에서 산책하며 근무했던 게 정말 좋았음. 엄청 멋진 건물이었음. 그런데 전체 캠퍼스가 폐쇄될 위기임
최근에 있었던 원자 시계 관련 논의들을 정리함.
새로운 원자 분수 시계가 '세상을 시간에 맞추는' 그룹에 합류(NIST)
핵시계의 비약적 발전이 궁극의 초정밀 시간측정 시대를 연다(NIST)
첫 번째 게시글 댓글에서 두 번째 요약도 남겼는데, 두 번째는 전자가 아니라 원자핵 기반의 새로운 타입의 원자 '핵' 시계를 개발 중인 내용을 담고 있음. 정확도에 대한 언급은 없어서, 이번 '이온' 시계와 정확도 비교가 궁금해짐
Al+ 시계에서 가장 큰 불확실성은 이온 트랩 안에서 이온이 약간 움직이면서 생기는 상대론적 시간 지연 현상임. 229Th(토륨) 시계 역시 같은 영향을 받겠지만, 원자 질량이 더 크면 억제에 도움이 될 수도 있을 것으로 생각함
비전문가의 입장에서, 시계의 정확도를 측정하려면 그보다 더 정확한 시계가 필요하지 않냐는 의문이 있음. 세상에서 가장 정확한 시계의 정확성은 어떻게 측정하는지 궁금함
시계의 정확도를 어떻게 측정하는지 궁금함. 모든 시계에 미세한 오류가 있다면 모두 틀린 것이 아닌지 의문이 듦
시계의 정확도는 정의에 따름, 이후 정밀도를 측정함. 두 개의 시계를 만들고 서로 얼마나 어긋나는지 측정하면 정밀도를 알 수 있음.
두 시계가 서로 상이한 위치에 있으면 측정 가능한 시간지연 등 재미있는 실험이 가능함. 예를 들어
정밀 시계 이야기할 때 꼭 나오는 재미있는 질문임.
동일한 시계를 두 개 이상 제작해 동시에 같은 시간에 맞춰 사용함. 완벽한 시계라면 시간이 지나도 차이가 없겠지만, 실제로는 점차 어긋나게 됨(체계적 편이와 무작위 편이 모두 존재).
이 차이를 보면 시계의 오차가 마치 '무작위 보행'처럼 확산함. 시계 여러 개로 실험하면, 오차 분산이 어떤 시계가 더 뛰어난지 보여줌.
절대적으로 완벽한 표준 없이도 두 대를 비교해 무작위성을 측정할 수 있음
1967년부터 1초의 물리적 정의가 도입되어 있음
https://en.wikipedia.org/wiki/Second#Atomic_definition
사실상 시계의 '정확도'가 아니라 '노이즈 크기'를 측정하는 것임. 시계 원천 자체는 물리적으로 변하지 않지만 노이즈가 섞임.
예를 들어 아주 미세한 자기장, 온도 변화 등도 시계 속도를 바꿀 수 있어서 최대한 차단/제어가 필요함. 남아 있는 영향은 계산으로 보정하고, 이 값이 곧 정확도임.
직접 측정하고 싶다면, 똑같은 시계를 두 대 동기화해 놓고 시간이 지난 뒤 서로 비교하는 방법도 있음(상대성이론에 의한 영향도 고려 필요함)
시간은 변하지 않는 물리현상을 기반으로 정의함.
예를 들어 모든 전자는 완벽히 동일하기 때문에, 이런 특성을 이용해 정확한 시간 기준을 만들 수 있음
'시계'인지, 혹은 위치 인코더에서처럼 어디까지나 '시계 신호'인지 헷갈림. 즉, 특정 범위 내에서만 '절대값' 역할을 하는 것 아닌지 궁금함
이처럼 트랩된 단일 이온, 혹은 중성 원자 격자 기반 광학 원자시계는 연속적인 시계 신호 자체를 생성하지 않음.
대신 레이저(주파수빔, frequency comb)가 필요함. 수백 THz의 광학신호를 MHz~GHz 단위의 전자 신호로 나눠줌.
실제 시간표현용 신호시계로 완전 연속성을 확보하려면 여러 대의 광학시계가 필요함(현재는 이온, 중성 원자를 다 잃어버리면서 자주 재설정 필요).
연속 신호는 레이저가 담당함. 이 레이저는 에르븀, 이터븀 유리 기반의 적외선으로 동작하고, 이온의 공명주파수와 맞춰져 있음.
짧은 구간에서는 노이즈를 거르기 힘드니, 실리콘 공진기의 품질로 주파수 안정성이 결정됨(매우 낮은 온도에서 냉각, 적외선 투과 등 품질 조건).
컴퓨터의 시계 신호처럼, 장기적으론 NTP 등 외부와 동기화 수준이고, 단기적으로는 내부 쿼츠 오실레이터 수준.
이번 광학 이온시계는 참고 주파수의 불확실성이 역대 최저 수준임. 하지만 트랩된 한 개 이온이 쓰이기에 중성 원자 격자 기반(수천 개 원자 활용)보다 단기 노이즈가 큼.
그래서 실제 출력 신호를 매우 오랜 시간(최소 수일) 평균해야 명시된 정확도에 도달함.
단기간(1초) 정확도는 현재 최고 성능의 세슘·수소 마이크로파 시계 대비 약 천 배 수준이나, 평균만 해도 기존 마이크로파 시계 성능에 도달함
빅뱅 같은 우주적 기점 이외에는 절대적 시간 기준이 정말 존재하는 것인지 궁금함
시계 신호는 누적해 모두 셀 수 있고, 장기적으로 매우 정확함. 회전 인코더처럼 수조 번의 신호 누적도 개념상 가능함(일반적으로 인코더는 이런 카운팅을 거의 안 할 뿐임)
다이아몬드와 금으로 만든 '최고의 시계'라는 설명이 마음에 듦. 마치 마인크래프트 느낌임
기사에 디바이스 사진 등 흥미로운 이미지가 많음. 알루미늄이 세슘보다 분명히 우수하지만 실제로 다루기 힘들고, 이제 표준이 되지 못하게 했던 장애물들이 이번에 해결된 것으로 보임
프리프린트
https://arxiv.org/abs/2504.13071("High-Stability Single-Ion Clock with $5.5\times10^{-19}$ Systematic Uncertainty")
NIST NTP 서버에 인증된 접근을 원한다면, 반드시 미국 우편 또는 FAX로 편지를 보내야 함(이메일은 허용되지 않음).
NIST에서는 키 정보를 역시 우편으로만 회신함(이메일 사용 절대 불가).
평소 우편·FAX를 받는 부서가 현재 접근이 제한되어 있어서 요청 처리에 상당한 지연이 있을 수 있음
https://www.nist.gov/pml/time-and-frequency-division/time-services/nist-authenticated-ntp-service
(fedramp 구현할 때 알게 된 사실임)
NIST가 NTS(Network Time Security) 도입을 고려할지 궁금함
https://github.com/jauderho/nts-servers/tree/main
해외 거주자도 FAX 사용이 허용되는지 궁금함. 미국 외 지역 사용자에게는 이 과정이 다소 번거롭게 느껴짐