精确纳秒同步光测量

Light measurement with accurate nanosecond synchronization

本文关键字:测量 同步      更新时间:2023-09-26

是否有可能在纳秒级别同步两台计算机?我想要的是测量信号传播的距离。众所周知,光传播得非常快。通过知道信号在1.0000000001秒发出并在1.00000000021秒到达目的地,我们可以计算出距离,这就是我的问题。

我在java中发现了window.performance.now(),但我不确定是否可以通过使用互联网实现同步,以及如何实现同步。谢谢打扰了

将我的评论转换为答案…

理论上,答案是肯定的。然而,纳秒是如此短的一段时间,使计算机达到纳秒的精度/精度是一项极其困难的任务,几乎肯定需要使用专门的硬件和知识来实现。

这篇论文深入探讨了计时是如何工作的,并且可能会给你一个关于计时有多困难的想法。在Command-F中快速搜索"nanosecond",可以发现以下花絮:

当前确定第二个最佳精度的结果是时间误差每天±0.3纳秒(十亿分之一秒)

[NIST和USNO]以不同且不重叠的方式为美国和BIPM提供时间,它们的时间尺度通常是同步的,在20纳秒左右

…结合这两个独立的误差源[USNO时间和GPS时间],从GPS获得的UTC实时潜在不确定性约为14ns水平。

LASSO已于1992年在McDonald (Texas)和Grasse (France)之间成功地进行了测试,稳定性为100皮秒,精度为1纳秒。

等。(我希望我没有引用错....)

但是一般的想法是纳秒精度和/或同步是很难实现的。这篇论文很老了(1997年),我不确定这些陈述的准确性,但我想你明白了。涉及互联网只会使精确的同步基本上不可能,因为你无法控制你的信号去哪里和/或它的路径,所以延迟变得无法预测。

Jim Garrison比我在这里的引用更好地说明了实现纳秒精度的困难,但我认为他们可能读起来很有趣。


我确实发现了一个叫做白兔项目的东西,这是CERN和其他一些合作者为数据传输和同步创建一个基于以太网的网络的努力。其中一个目标是亚纳秒级的同步精度,您可能会对此感兴趣。我仍然认为这将需要相当有趣的硬件,但它可能会避免使用非常专业的硬件。

虽然系统计时器可以定义为具有纳秒级精度(有效位数),但没有办法用廉价的硬件实现这种级别的精度。你的游戏非常接近相对论和光速的极限。

光在真空中的传播速度约为每纳秒1英尺,而铜线中的电脉冲速度约为其一半。使用你的数字,我们有

End         1.000_000_000_21
Start       1.000_000_000_1
Difference  0.000_000_000_11

这是110 秒(或0.11ns),或大约1.3英寸的距离。这个级别的分辨率是可能的,但需要专门的实验室设备,称为干涉仪。