【機械工学】MIT、LSIに搭載可能な安価かつ低消費電力の分子時計を開発--精度は原子時計並み［07/31］

マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究チームは、半導体チップに実装可能で、安価に製造できる分子時計を開発した。

　この分子時計は、硫化カルボニル（OCS）分子を含むガスに高周波（231.060983GHz）を照射してOCS分子を回転させ、その共振状態を基準クロックとして時間計測する。既存のCMOS製造プロセスを使ってLSIに組み込める。

　実験したところ、1時間当たりの平均誤差は1マイクロ秒未満だったという。この精度は、小型の原子時計に匹敵し、スマートフォンなどで一般的な水晶発振時計の1万倍高い。さらに、原子時計と違って消費電力は66mWと極めて少なく、スマートフォン用チップなどへの実装が可能という。

　研究チームは、この分子時計がスマートフォン用GPSの高精度化につながると考える。

　GPSでは、人工衛星の出す時刻信号を受信し、三角測量の原理を応用して位置を決定する。その際、電波の受信状況が悪いと、正確な位置を求められず大きな誤差が生じてしまう。参照する衛星の数を増やせば精度は高められるものの、計算などに時間がかかる。

　ここで、極めて高い精度の時間計測ができると、GPS衛星からの情報を補足することで、悪い電波状況でもより正確な位置情報の把握が可能になる、としている。

https://japan.cnet.com/storage/2018/07/30/6b2033a6ed63538ab4c6fcfe9293e315/2018_07_30_sato_nobuhiko_022_image_01.jpg
https://japan.cnet.com/storage/2018/07/30/f1d14fa75caea0a5bc9326fa00164243/2018_07_30_sato_nobuhiko_022_image_02.jpg

https://japan.cnet.com/article/35123251/

800円のCASIOがさらに高精度になるのか

だからってスマホのＧＰＳが糞なのは変わらない

無重力圏内と地表では分子の回転数が同じじゃないんだろ？

腕時計に使えるってことだな。

世界の時計の歴史を数百年早めてしまった日本製クオーツ(水晶振動子)

ないな。
GPSの制度は国防上上げることはできない。

で生命はなにでクロックとってんのよ

マシャチューセッチュ

>>1
＞既存のCMOS製造プロセスを使ってLSIに組み込める。

ウソつくなボケカス！

日本企業か大学が似たような技術提案していた気がする

機械工学じゃねえじゃん

なかなか便利だな。
時計にも積めば工場出荷時に設定して時間変更できない時計とか出てくるかもな。

>>13
ここの鰡にそういうの期待しちゃアカン

＞悪い電波状況でもより正確な位置情報の把握が可能になる、としている。

普通やよい電波状況でもこれまでより、はダメなのか

>>8
心臓の拍動15億回

オーディオマニア大喜び

温度、電圧変化による影響はクリアしたのか。
だったら凄い。
ナビスター衛星の高価でデカい原子時計が不要になるのか。

100万時間で1秒以下か　114年で1秒とな
　

消費電力６６ｍWならまだ腕時計サイズにはならない。
今は弁当箱サイズ。

昔NASAで使われてるボールペンとか売ってたけど、同じノリで安い腕時計で、
余白にドデンと「MIT」って書いてある時計発売してほしいｗ

>>3
時計が正確になるって言っとるやんけ。
距離は速さ×時間や。忘れたんか。GPSも正確になる。

水晶発振器の価値が・・・

世界シェア９８％、日本の独占産業なのに

クオーツ時計が発明されて大方100年、やっと取って代わる技術が現れたか。

技術の進歩は速いようで遅いな。

内燃機関や電気モーターに取って代わる動力はまだ見つかってないし。

66mWは発振子の消費電力としてはデカすぎるだろう。
水晶発振子の消費電力はその1000分の1以下だぞ。
いくら精度が高いっていってもなぁ。

でも民生用の信号にはわざと誤差を入れてるんでしょ？

デファレンシャルなら高精度になるって話？

でもパラメータ1個分だけだよね？

さすがMITだな

浦島効果をスマホで実測出来る未来が来るのか

温度管理しなきゃダメってオチじゃないの？
GPSにしても、4衛星で時刻同期させて、位相まで使って精度出しても
電子密度等からくる誤差がでかすぎて、単に時間精度上げても位置精度向上は無理
補正項貰えば今の時間精度で十分だしな

分母時計はよ

>>7, >>27
いつの時代の人だよ w

>>5
66mWだと腕時計は無理だな
（アポーウォッチみたいに毎日充電するなら別だが w）

特許が切れればカシオが省電力タイプを開発して腕時計に量産する。かも。

なにげに本当なら革命的じゃね
あらゆるものがタイミングを合わせるための工夫に心血をそそいできたわけで
それから開放されるといろんなものが大きく変わる
いろんな機械が小さくなるしコンピュータも全て影響する

こうなると相対論的誤差が問題になってくるな　しょっちゅう海外旅行に行くやつとか
赤道付近と極地とか高地住民とかで時間の進み方が違うからな
　

日本でも似たようなもの開発されてるよ
https://www.nict.go.jp/press/2018/01/23-1.html

>>37
これってルビジウム原子時計かよｗｗｗ圧電素子の振動をルビの5.6GHzにロック掛けてるのか
同じような技術水準で作ればＭＩＴより周波数が低い分、数10分の１ぐらいの低消費電力になる

しかもＭＩＴのは球体じゃない分子をグルグル回しちゃうから、
速度が速いところと遅いところができて微妙な精度で物理限界になって終わり・・・

これのが凄いじゃんｗさすが東北大・・・

5月に買った2000円の腕時計がいまだひと月1秒以内の誤差だったからこれ以上は電波自動補正でもなきゃどうでもいいや。
でも電波じゃないから電池が10年持つってのもいいところ。

精度のいいクロックを切るデバイスがあれば、パソコンやスマホのバスも末端でそれぞれのデバイスが同じクロックを刻んでることをす前提に全体の処理速度がかなり底上げされる同期方式が発明されるかも

>実験したところ、1時間当たりの平均誤差は1マイクロ秒未満だったという。

距離に換算すると一時間に300mずれるってことで、

>悪い電波状況でもより正確な位置情報の把握が可能になる、としている。

とか無理

電波時計 涙目

ぶっちゃけ言っちゃうと、ＧＰＳってのは衛星に載せてる高性能な原子時計がミソで、
最初に受信する側の時計をそれに合わせてから距離を測りましょうっていう技術だから
受信側の時計の精度が１マイクロ秒なのはあまり意味が無かったりする。

現在でも0.01マイクロ秒以下の誤差に合わせてから測定してるんだけど
これ単品では精度が全然足りない。（とはいえロシア版ＧＰＳは大体これくらいの精度だったりする）

一年は8760時間だから、1年間に平均8.8ミリ秒もずれるのかな？

腕時計としてなら「一生に1秒しかずれません」で売り出せるとみた

>>44
いまの腕時計用の高級グレードのクォーツより優秀じゃん

笑わせるな　グランドセイコー９Fキャリバーで年差10秒程度　1000倍悪いわ

　


＞半導体チップに実装可能で、安価に製造できる分子時計を開発した。
＞
＞　この分子時計は、
＞硫化カルボニル（OCS）分子を含むガスに高周波（231.060983GHz）を照射して
＞OCS分子を回転させ、
＞その共振状態を基準クロックとして時間計測する。
＞既存のCMOS製造プロセスを使ってLSIに組み込める。


照射する高周波（231.060983GHz）の精度は無くても大丈夫なのか？
共振と言ってるから大丈夫な気もするが。

パッケージ内にガスを封入して半導体から高周波を照射し、
センサで検知してカウントする？

ってこと？


　

　


＞1時間当たりの平均誤差は1マイクロ秒未満だったという

3.6秒につき平均1n秒の誤差か。

同時に衛星が捕捉できなくても、
時間差(高精度)の衛星情報で計算しようってことかな？


　

>>43
>これ単品では精度が全然足りない。（とはいえロシア版ＧＰＳは大体これくらいの精度だったりする）

一時間に1マイクロ秒ずれるのと絶対精度が1マイクロ秒なのとごっちゃ

>>50
いや、一時間後に測位しなおせば数百ｍ分の誤差が累積してるから
結局、時計合わせからやり直しじゃんってこと

↓実際はこんな目的のためには使えないんだろうなぁっていう
＞研究チームは、この分子時計がスマートフォン用GPSの高精度化につながると考える。

>>51
GPS測位で、「誤差が累積」？
ワケわからん。

水晶発振時計よりでかい

リカチョンキムチ

裏入学医学部なので難しい事はさっぱり分からず　何も絡めず

>>51
それは俺が>>41で既に指摘してることだが、お前はそれを猿真似しつつ意味がわかってないからロシア版
GPSの絶対精度の話とごっちゃにしたってこと

1時間かけて4機のみ衛星補足でそれぞれ一回のみ電波受信しかできない状況だったら誤差300mになるかもな
1分の間に4機補足できれば5m
ちなみに水晶発振器だったら1秒で200mもズレるから同時計測が基本
数分間といえど同時計測の制限をはずせるのが重要

悪天候なんかでポツポツとしか補足できない場合に力を発揮する

>>56
何言ってのか、さっぱりわからん。

>>57
さっぱりってことは測位の仕組みわかってないって事かな
なぜ現状のGPS受信機で4機の同時計測が必要かわかってるなら多分通じると思うんdが

>>56
>数分間といえど同時計測の制限をはずせるのが重要

ほとんど意味ないのに、重要？

>>57
とりあえずこれぐらいは読んどけ
https://ja.m.wikipedia.org/wiki/グローバル・ポジショニング・システム

みちびきなんか
いらんかったんや!
結局 宇宙のゴミ

>>58,60
いや、測位の原理は知ってる。

水晶発振、トランス、スピーカーなど発明されたのは古いけど、今だに使われているデバイスの典型だな。
トランスなどは効率９０％越えてこう言うものなどそうザラに無い、欠点はガサばって重いこと。

>>62
知ってて>>57はありえんやろ
>>56がおかしいって言いたいならおかしいところを指摘しな

さぁ、空中戦がはじまりました

>>64
>>>56がおかしいって言いたいならおかしいところを指摘しな

受信したときの位置が未知変数だから、時刻を変えて受信したら拘束条件が足りず、解けない。

OCSは200nmぐらいのレーザーでCOとS(1D)に分裂する

>>66
だからその時刻の誤差の話だろ

>>68
移動してる場合、一分前に得た情報は今の位置では違う情報だったはずだから、再取得するしかない

>>68
誤差じゃなくて、位置そのものが求まらんつうの、あほう。

>>69-70
まじで
https://ja.m.wikipedia.org/wiki/グローバル・ポジショニング・システム
を理解できてないのかよ…
衛星が3個しか受信できてないときの話だぞ

受信時刻 {\displaystyle t} tはGPS受信機の時計の値であり、もしそれが正確ならば、受信機の位置である三つの変数（未知数）x, y, zを得るために最低三本の連立方程式があれば良い。

しかしGPS受信機の時計はそれほど正確ではなく、受信時刻 {\displaystyle t} tも未知数とする必要がある。したがって、4つの衛星から受信することで、これら4つの未知数を求められる。

>>71
3機同時受信ならな。
だが、この文↓でそんな意味にはならない。

「1時間かけて4機のみ衛星補足でそれぞれ一回のみ電波受信しかできない状況だったら誤差300mになるかもな
1分の間に4機補足できれば5m
ちなみに水晶発振器だったら1秒で200mもズレるから同時計測が基本
数分間といえど同時計測の制限をはずせるのが重要」

クオーツに次ぐ革命来たな。
自動制御も工作機械も、オーディオも全て制度が上がるわ

>>73
いやオーディオはすでに原子時計レベルの精度が要求されている
たとえばCD製作現場でも実際にセシウム原子時計が使われているし
オーディオ用ルビジウム原子時計も市販されている

>>72
お前の日本語理解力がないだけ

>>75
お前どんだけ馬鹿なんだ？

>>75
ばか。

喧嘩すんな。勃起したちんこに腕時計ぶら下げてプルプル回して遊べば楽しい気分になるぞ。

>>76-77
馬鹿としか言えなくて残念だったな w

>>79
残念でもなんでもないけど。
馬鹿は馬鹿なりに勝手に勝ち誇って下さい。

wikipediaコピペするような奴だし。

>>80
相変わらずバカとしか言えないんだな

>>81
で？
理解できたのか？ w

wikipediaコピペするような馬鹿だ、ってのは理解した。

>>80
日本語通じない相手だしな

wikipediaコピペとしか言えないんだな
どこがおかしいのか指摘すればいいのに
まあ、できないから馬鹿馬鹿言ってるんだろうけど w

昔は超音波同期でクォーツめいた時間カウントをやる腕時計もあったよね。
あれっていまもメンテできるんだろうかｗ

昔、電気式の音叉時計というのがあった。
その音叉をもっと周波数の高くて堅くて損失の少ない
水晶発振子に置き換えてクオーツ時計が作られた。
最初は大きい装置だったが、努力して壁掛けサイズになって、
それをさらに小型化して腕時計になった。そこの部分は
日本が技術開発した。

それにしても、原子時計は温度に依存した周波数変化などなさそうなのに、
なぜずれる可能性があるのだろうか？　太陽が地球の周りを回っていて
その重力の影響？　引き潮満ち潮の影響？

>>48
分子振動だからそっちの精度は
分子構造と温度でだいたい決まると思いますね。

GPSの精度に高精度の時計が必要というのはGPS衛星に載せる時計であってGPS電波を受信する端末の時計ではない
そしてGPS衛星には最高精度の原子時計と相対性理論にある時間の遅れの補正が行われている

仮に>>1によってGPS電波を受信する端末に原子時計並みの精度の時計が組み込まれたところでGPSの精度は変わらん

>>90
もうその話題終わったぞ w

分子の振動数が温度に依存するのはなぜ？

＞1時間当たりの平均誤差は1マイクロ秒未満

1年で約9ミリ秒未満の誤差
100年で0.9秒未満の誤差

セシウム原子時計は1億年に1秒とかなんだが、原子時計並みってのは言いすぎじゃね？
まぁスマホサイズでこれくらいの誤差なのは凄いけども

>>93
>セシウム原子時計は1億年に1秒とかなんだが、原子時計並みってのは言いすぎじゃね？

放射線を出さない種類のセシウムを用いた腕時計サイズの「The Cesium 133」で1000年で誤差1秒。

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