小型化した光格子時計（制御システム部分）と東京大学大学院工学系研究科の香取秀俊教授

　超高精度で1秒を刻む「光格子時計」の装置容量を、従来の920リットルから約4分の1にあたる250リットルまで小型化することに、東京大学大学院工学系研究科の香取秀俊教授らのグループが成功した。重さは約200キロで、数年内に商用化が見込まれるまで小さくなった。各地で利用が進むと、世界共通となる時間や重さなどの単位を定義する国際度量衡総会が2030年に予定している「秒」の再定義に、光格子時計が採用される可能性がより高くなる。

　「1秒」の定義は、時代によって変わる。1956年までは地球自転を24時間、1967年までは地球が太陽の周りを一周する1年間から1秒を割り出した。だが、自転や公転の速度が一定ではないため、天文の知見から割り出した1秒は正確ではなかった。20世紀半ば、原子が特定の周波数のマイクロ波を吸収する性質を利用して時間を刻む「セシウム原子時計」ができ、商用化と同時期の1967年に1秒の長さを定める国際基準となった。セシウム原子時計は1990年ごろから、原子を泉のように打ち上げて落ちてくるところを計測する「セシウム原子泉時計」が精度を上げている。

レーザー光の干渉でできる光格子のイメージは卵パック状。原子（緑色の球）を捉えて観測する（東京大学の香取秀俊教授提供）

　光格子時計は量子エレクトロニクスを研究する香取教授が2001年に提唱した。「魔法波長」と呼ばれる特別な波長のレーザー光を上下、左右、前後で干渉させて原子をひとつずつ捉える入れ物（光格子）をつくり、捉えた原子が吸収する光の周波数を用いて時間を刻む。ストロンチウム原子の光格子時計では、セシウム原子時計と比べて、100倍以上の高精度を誇る。およそ100億年に1秒のずれに相当する精度だ。

光格子を生み出す「物理パッケージ」は、コイルや黒体輻射シールドを真空槽内に組み込んだ（左）。右は磁気シールドを付けた外観（東京大学の香取秀俊教授提供）

　2014年に開発した光格子時計は実験室に据え置くほど大きく、持ち出すことはできなかったが、2020年には装置体積920リットルまで小型化。その2台を東京スカイツリー（東京都墨田区）の地上階と展望台の2カ所に置き、高さによる時間の進み方の違いを計測した。今回、空間的な均一磁場を発生させるコイルや黒体輻射シールドをコンパクトにまとめ、原子を捉える光格子を生み出す「物理パッケージ」部分を小さくした。