일본 산업 기술 종합 연구소를 비롯한 연구팀이 손바닥 크기의 원자 시계를 개발했습니다. IoT에 정보를 전송하려면 정확한 시간을 알아야 하는데, GPS 등을 통해 전송하는 시간 정보는 전파 방해나 위장이 가능합니다. 그래서 IoT 디바이스 안에 넣을 작은 원자 시계의 수요가 있습니다. 

 

소형 원자 시계는 양자 간섭 효과의 일종인 CPT(Coherent Population Trapping) 교감을 사용합니다. 기판에 수직으로 레이저 빛을 방출하는 VSCEL(Vertical Surface Emitting Laser)에 주파수 변조를 추가, 2개 주파수의 레이저 빛을 만들어내고 세슘 원자가 상호 작용해 고유 주파수가 나옵니다.

 

하지만 이 때 원자의 에너지 준위가 바뀌는 라이트 시프트도 동시에 발생하며 세슘 원자의 고유 주파쉬가 변화하기에 안정적으로 구동하는 소형 원자 시계를 만들기 어려웠습니다. 또 라이트 시프트의 흔들림을 억제하려면 소비 전력이 늘어납니다. 

 

여기에선 반도체 레이저의 기초 방정식을 기반으로 제로 크로스 방법을 고안해, 원자 시계에 적용했습니다. 150일 이상 테스트한 결과 안정성이 늘어났다는 게 확인됐으며, 50일 동안 작동했을 때 기존 시계보다 100배 더 안정적이었습니다.