Globale Positionierungssysteme (GPS) sind für das Militär in der Präzisionskriegsführung unverzichtbar, haben aber ein Problem: GPS kann von militärischen Gegnern gestört werden. Deshalb hat die Defense Advanced Research Projects Agency (Darpa), eine Behörde des US-Verteidigungsministeriums, das Programm „Robust Optical Clock Network“ (ROCkN) angekündigt, das darauf abzielt, optische Atomuhren zu entwickeln.

Diese sollen klein und leicht sein, wenig Strom verbrauchen, eine höhere Zeitgenauigkeit als GPS-Atomuhren bieten und auch außerhalb von Laboren verwendet werden können, heißt es in einer Darpa-Mitteilung. Dies würde bedeuten, dass in Flugzeugen, Schiffen, auf Raketen und anderen militärischen Geräten damit eine äußerst präzise Zeitmessung mitgeführt werden könnte, die eine präzise Position liefert und nicht gestört werden kann.

Optische Atomuhren sind die nächste Generation von Atomuhren, sie befinden sich noch im Entwicklungsstadium. Bei heutigen Atomuhren liegt die Taktfrequenz im Mikrowellenbereich – und normalerweise werden Cäsium-Atome als Referenz verwendet. Bei optischen Atomuhren ist die Taktfrequenz mehr als 10.000-fach höher und liegt damit im optischen Spektralbereich. Dadurch ermöglichen sie eine etwa 100-fach höhere Genauigkeit, die nach deutlich kürzeren Mittelungszeiten erreicht werden kann.

Im Erfolgsfall des ROCkN-Programms würden die neuen Atomuhren eine solche 100-fache Steigerung der Präzision sowie eine Verringerung des Zeitfehlers im Vergleich zu den bestehenden Atomuhren ermöglichen und eine verbesserte Beibehaltung der Zeitgenauigkeit im Nanosekundenbereich garantieren. Das ambitionierte Programm könnte zahlreiche Technologien und Komponenten hervorbringen, die zu einer vernetzten Uhrenarchitektur führen könnten.

In der ersten Runde soll eine tragbare Atomuhr entwickelt werden, die in einen Kampfjet oder einen Satelliten passt und bis auf das Billionstel einer Sekunde (Picosekunde) genau ist. Die Uhr muss für den Einsatz an Bord von Flugzeugen, Fahrzeugen oder Satelliten temperatur-, beschleunigungs- und vibrationsbeständig sein.

In der zweiten Entwicklungsphase wird die Herstellung einer Atomuhr in einem transportablen Gehäuse angestrebt, das auf ein Marineschiff oder in ein Feldzelt passt und in Abwesenheit von GPS 30 Tage lang eine GPS-äquivalente Genauigkeit im Nanosekundenbereich garantieren soll.