Beschikbaar voor alle wetenschappers: de nauwkeurigste klok van Nederland

Het signaal werkt met een nauwkeurigheid in tijd van slechts enkele nanoseconden en een precisiefrequentie van picoseconden, oftewel 0,000000000001 seconden. Hierdoor is specifiek onderzoek met grotere precisie of sneller te doen.  

Zo werkt het Nederlandse tijd- en frequentienetwerk voor onderzoek en onderwijs

Het SURF-netwerk is aangesloten op de atoomklokken van VSL die zorgen voor de gecoördineerde universele tijdschaal (UTC) in Nederland. Door middel van White Rabbit-technologie wordt deze omgezet in een White Rabbit-signaal met een nauwkeurigheid in tijd van minder dan een nanoseconde en een precisiefrequentie op het niveau van picoseconden. Deze technologie is oorspronkelijk ontwikkeld voor hoge precisiesignalen in de deeltjesversneller van CERN. De White Rabbit-apparatuur is gekalibreerd om deze nauwkeurigheid te bereiken.

Op dit moment biedt het SURF-netwerk op 11 locaties dit superprecieze signaal. Deze vormen samen het Nederlandse tijd- en frequentienetwerk voor onderzoek en onderwijs. We verwachten dat het aantal aangesloten locaties nog verder gaat groeien.

Samen naar een volwaardig resultaat

De nieuwe SURF-netwerkdienst is multidisciplinair van aard en het resultaat van verschillende onderzoekssamenwerkingen: behalve SURF, VSL en de White Rabbit Collaboration zijn de afgelopen 15 jaar 9 verschillende universiteiten en onderzoeksinstituten betrokken geweest bij de ontwikkeling.  

Stapsgewijs zijn belangrijke hordes genomen, zoals het transporteren van tijdsignalen over grote afstanden via glasvezel, het samenvoegen van tijdsignalen met ‘gewoon’ netwerkverkeer op het productienetwerk van SURF, en het valideren van de nauwkeurigheid van de tijdsignalen. De voorgeschiedenis van SURF’s Time&Frequency-dienst illustreert hoe baanbrekende, multidisciplinaire technologieën vaak alleen samen met experts en gebruikers uit verschillende domeinen tot volwaardige diensten kunnen uitgroeien.

Tijdswinst en scherpere waarnemingen

De toevoeging van het VSL tijd- en frequentiesignaal aan het netwerk is een innovatie die onderzoekers veel nieuwe mogelijkheden biedt. Denk aan wetenschappelijke onderzoeken die tot honderd keer sneller én nauwkeuriger kunnen worden uitgevoerd. Voor een promovendus betekent dit dat maandenlang werk kan worden teruggebracht tot een aantal weken. Ook kunnen met meetinstrumenten veel nauwkeurigere en gedetailleerdere metingen worden gedaan, zoals radioastronomische waarnemingen die hierdoor nog scherper worden, en kan apparatuur voor quantumcommunicatie worden gesynchroniseerd. Dit levert een enorme sprong voorwaarts op in onderzoeksmethoden en de resultaten die daar weer uit voortkomen.

Op dit moment maken onder andere de volgende onderzoeksprojecten gebruik van het tijd- en frequentiesignaal via het SURF-netwerk:

• Precisiemetingen van de eigenschappen van elementaire deeltjes, atomen en moleculen – VU
• Verbeteringen aan het White Rabbit-protocol die het mogelijk maken om talloze atoomklokken in een netwerk te laten samenwerken als een virtuele superatoomklok – VU
• Centimeter-nauwkeurige plaatsbepaling op basis van mobiele netwerksignalen en White Rabbit-netwerken, voor toepassingen als zelfrijdende voertuigen en drones – TU Delft
• Onderzoek naar een eeuwigdurende atoomlaser voor het bouwen van betere atoomklokken – UvA
• Voorbereidingen voor hoogtemetingen op millimeterniveau door tijdvertraging als gevolg van de zwaartekracht te meten met ‘quantumklokken’ verbonden via glasvezel – UvA, VU
• Een permanente vergelijking tussen de nationale atoomtijd van VSL in Delft en de atoomtijd van het Europese ruimtevaartbureau ESA in Noordwijk