El instituto para la sincronización de los relojes

Qué es la sincronización del reloj

Laura C. Sinclair, William C. Swann, Hugo Bergeron, Esther Baumann, Michael A. Cermak, Ian R. Coddington, Jean-Daniel Deschenes, Fabrizio R. Giorgetta, Juan Juárez, Isaac H. Khader, Keith G. Petrillo, Katherine T. Souza, Michael L. Dennis, Nathan R. Newbury

Demostramos la sincronización del reloj en tiempo real, a nivel de femtosegundos, a través de un trayecto aéreo horizontal de 12 km, de baja altitud y fuertemente turbulento, mediante una transferencia de tiempo óptica bidireccional. Para este largo trayecto horizontal en el espacio libre, la turbulencia integrada se extiende hasta el régimen de turbulencia fuerte correspondiente a la dispersión múltiple con una varianza de Rytov de hasta 7 y con un número de interrupciones de la señal superior a 100 por segundo. No obstante, se utiliza la transferencia óptica de tiempo bidireccional para sincronizar un reloj remoto con un reloj maestro con una concordancia de nivel de femtosegundos y con una desviación de tiempo relativa que desciende hasta unos cientos de attosegundos. La sincronización se muestra para un reloj remoto basado en un oscilador óptico o de microondas y utilizando terminales ópticos de espacio libre con inclinación de punta o de óptica adaptativa. El rendimiento no se altera con respecto a la transferencia de tiempo bidireccional óptica en turbulencias débiles a través de enlaces cortos. Estos resultados confirman que la reciprocidad bidireccional del tiempo de vuelo en espacio libre se mantiene tanto en condiciones de fuerte turbulencia como con el uso de óptica adaptativa. La robustez demostrada de la transferencia de tiempo bidireccional óptica frente a fuertes turbulencias y su compatibilidad con la óptica adaptativa es alentadora para la futura sincronización de relojes de femtosegundos en trayectos de espacio libre de muy larga distancia entre la tierra y el aire.

Algoritmo de sincronización del reloj

La Autoridad Reguladora de la Industria Financiera (FINRA) ha anunciado recientemente nuevos requisitos de sincronización de relojes. A partir del 20 de febrero de 2017, los relojes informáticos que se utilicen para registrar eventos en los valores del sistema nacional de mercado (NMS) y en los valores de renta variable extrabursátil (OTC) deben estar sincronizados con una tolerancia de deriva de 50 milisegundos respecto al reloj atómico del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST). Este documento documenta las recomendaciones del protocolo de tiempo del servidor (STP) para cumplir mejor este requisito de sincronización del reloj de la FINRA.

Por qué es necesaria la sincronización del reloj en un sistema distribuido

Los sistemas biológicos que permiten que los organismos funcionen, crezcan y se adapten tienen el sello de estar exquisitamente diseñados. Estos complejos sistemas presentan los mismos principios de diseño que los ingenieros humanos utilizan para crear máquinas y dispositivos de éxito. Ahora, se acaba de publicar un nuevo estudio que revela parte del asombroso esquema de señalización y comunicación interna que utilizan las plantas para sincronizar sus relojes circadianos entre los brotes y las raíces.1

Los relojes circadianos son sistemas internos, tanto en plantas como en animales, que sincronizan los procesos internos del organismo con el ciclo solar de 24 horas día-noche.2-3 Hace tan sólo cinco años, los científicos hicieron el sorprendente descubrimiento de que los relojes circadianos de la parte de la planta que queda por encima del suelo, llamada brote, funcionan de forma similar a los relojes del cerebro de los mamíferos.4 Dado que existen diferentes relojes en distintas partes del cuerpo de un animal, es importante que todos estén debidamente sincronizados. En los mamíferos, esta coordinación se logra a través de complejas vías neuronales y endocrinas (hormonales).5 Pero cómo las plantas logran esta hazaña sigue siendo un misterio.

Sincronización del reloj en el sistema de tiempo real

Los husos horarios se crearon para sincronizar la hora en todo el mundo. Aunque parezca mentira, hasta el siglo XIX no existían estándares horarios centrales. Cada pueblo, ciudad o localidad mantenía su propia hora y normalmente se mantenía sincronizada gracias a una torre de reloj o a un gran reloj colocado en algún lugar accesible para todos.

Sin embargo, en 1764 John Harrison -un horólogo inglés- hizo un gran descubrimiento. Se dio cuenta de que los relojes podían utilizarse para discernir la ubicación de un barco en el mar. Y lo que es mejor, se dio cuenta de que se podía hacer con mucha más precisión que las mediciones que se utilizaban en ese momento. Gracias a su descubrimiento se adoptó la Ley 5 de Jorge III -o Ley de la Longitud- para elaborar el concepto de longitud que aún utilizamos hoy en día.

Aunque esto solucionó algunos problemas relacionados con la hora y facilitó la localización de los barcos en el mar, muchos lugares del mundo siguieron utilizando los movimientos del sol como estándar para la medición de la hora. Como se puede imaginar, esto causó bastante revuelo cuando se adoptó el ferrocarril y se popularizaron las telecomunicaciones.

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