Mejora espectacular de la función de navegación en teléfonos inteligentes gracias a un reloj molecular

Los relojes atómicos son en la actualidad los más precisos. Estos relojes dependen de la resonancia estable de los átomos, al ser expuestos a una frecuencia específica, para medir exactamente un segundo. Los satélites GPS tienen instalados varios de estos relojes. Mediante la triangulación de señales procedentes de estos satélites, que proporcionan datos tridimensionales para posicionamiento, nuestro smartphone y otros receptores terrestres pueden determinar su propia ubicación.

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Pero los relojes atómicos son grandes y caros. Nuestro smartphone, por tanto, posee un reloj interno mucho menos preciso que depende de tres señales satelitales para la función de navegación y que no está libre del riesgo de error al indicar ubicaciones. Los errores se pueden disminuir con correcciones procedentes de señales de satélite adicionales, pero esto degrada el rendimiento y la velocidad de la navegación. Cuando las señales se debilitan o desaparecen, como sucede en áreas rodeadas por edificios altos en los que estas se reflejan, o en túneles, nuestro teléfono básicamente cuenta con su reloj y un acelerómetro para estimar nuestra ubicación y hacia dónde vamos.

El equipo de Ruonan Han, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ha construido un reloj en un chip que expone moléculas específicas (no átomos) a una frecuencia exacta y ultraelevada que hace que giren. Cuando las rotaciones moleculares causan la máxima absorción de energía, se obtiene un valor específico y periódico. Como con la resonancia de átomos, este giro es lo bastante constante y fiable como para poder servir de referencia precisa de tiempo.

El chip transmisor del reloj (en rosa) conectado a un conjunto de circuitos. En conexión con él, se halla un contenedor (derecha), en el que una señal de 231,061 GHz generada desde el chip excita la rotación de moléculas de sulfuro de carbonilo. Dado que la rotación máxima de esas moléculas es constante, puede usarse como punto de referencia para contabilizar el tiempo de forma precisa. (Imagen: cortesía de los investigadores)

En los experimentos, el reloj molecular sufrió en promedio un error inferior a 1 microsegundo por hora, lo cual es comparable con la precisión de los relojes atómicos en miniatura, y 10.000 veces más estable que los relojes de oscilador de cristal de los smartphones. Dado que el reloj es completamente electrónico y no requiere los componentes voluminosos y con alto consumo energético que se usan para aislar y excitar átomos, es fabricable con la común y barata tecnología CMOS utilizada para producir todos los chips de los teléfonos inteligentes.

El reloj molecular permitirá, en definitiva, mejorar de manera notable la precisión y el rendimiento de navegación en los smartphones y otros dispositivos de uso común.

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