Relógios atômicos de pulso revolucionarão celulares, GPS e mais

Eletr?nica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/03/2025

Rel?gio at?mico miniaturizado

J? sabemos que o futuro da medi??o do tempo pertence aos rel?gios at?micos ?pticos, e agora tamb?m j? podemos come?ar a falar em usar esses rel?gios de luz em equipamentos miniaturizados.

Os rel?gios at?micos ?pticos representam uma nova gera??o dos tradicionais rel?gios at?micos, sendo que neles os tiquetaques s?o definidos pela frequ?ncia de oscila??o da luz de um laser. Mas o laser e o sistema de ?ptica s?o volumosos, o que implica que eles atualmente s?o muito grandes e complexos para serem amplamente utilizados em aplica??es do dia a dia.

Assim como uma r?gua com um grande n?mero de subdivis?es por cent?metro, os rel?gios at?micos ?pticos usam r?guas de luz para dividir um segundo em ainda mais fra??es de tempo, resultando em indica??es de tempo e posi??o milhares de vezes mais precisas.

E o potencial de sua miniaturiza??o ? gigantesco, j? que rel?gios at?micos ?pticos podem aumentar a precis?o do tempo e da posi??o geogr?fica mil vezes em nossos celulares, computadores e sistemas de GPS.

Agora, uma equipe das universidades Purdue (EUA) e da Chalmers (Su?cia) desenvolveu uma tecnologia que usa componentes fot?nicos conhecidos como micropentes - pentes de frequ?ncia fabricados dentro de chips - que pode tornar os sistemas de rel?gios at?micos ?pticos ultraprecisos significativamente menores e mais acess?veis.

Pentes de frequ?ncia

O n?cleo da nova tecnologia s?o pequenos dispositivos baseados em chip dotados de pequenas "pernas", parecidas com os dentes de um pente. Essas pernas permitem gerar um espectro de frequ?ncias de luz uniformemente distribu?das.

"Isso permite que uma das frequ?ncias do pente seja bloqueada em uma frequ?ncia do laser que, por sua vez, ? bloqueada na oscila??o do rel?gio at?mico," explicou o professor Minghao Qi.

Embora os rel?gios at?micos ?pticos ofere?am uma precis?o muito maior, sua frequ?ncia de oscila??o est? na faixa de centenas de THz, uma frequ?ncia muito alta para qualquer circuito eletr?nico "contar" diretamente. Mas os micropentes foram capazes de resolver o problema, ao mesmo tempo em que permitiram que o sistema do rel?gio at?mico encolhesse consideravelmente.

"Felizmente, nossos chips microente podem funcionar como uma ponte entre os sinais ?pticos do rel?gio at?mico e as frequ?ncias de r?dio usadas para contar as oscila??es do rel?gio at?mico. Al?m disso, o tamanho m?nimo do micropente torna poss?vel encolher significativamente o sistema do rel?gio at?mico, mantendo sua extraordin?ria precis?o," acrescentou seu colega Victor Company.

Rel?gio at?mico de pulso

O prot?tipo da equipe j? inclui fot?nica integrada, o que significa que ele usa fontes de luz tamb?m baseadas em chip, em vez de ?pticas de laser volumosas.

"A tecnologia de integra??o fot?nica torna poss?vel integrar os componentes ?pticos de rel?gios at?micos ?pticos, como pentes de frequ?ncia, fontes at?micas e lasers, em pequenos chips fot?nicos com tamanhos de micr?metros a mil?metros, reduzindo significativamente o tamanho e o peso do sistema," disse o professor Kaiyi Wu.

A equipe resolveu um problema importante e, na verdade, criou uma nova arquitetura para rel?gios at?micos miniaturizados, mas ainda falta desenvolver outros elementos necess?rios para criar um chip que viabilize um rel?gio at?mico de pulso. Por exemplo, o sistema que ? necess?rio para contar os ciclos de uma frequ?ncia ?ptica exige muitos outros componentes al?m dos micropentes, como moduladores, detectores e amplificadores ?pticos.

De qualquer modo, foi um passo importante para a fabrica??o em massa, tornando os rel?gios at?micos ?pticos mais acess?veis e baratos para uma gama de aplica??es na sociedade e na ci?ncia.

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