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電磁波センシング基盤技術

世界最高水準の日本標準時をつくる／花土 ゆう子・今村 國康

世界最高水準の日本標準時をつくる「NICT では、日本標準時を『つくり』、世界中と『くらべ』、日本中に『くばる』という業務を行っています。世界の標準時にも貢献し、最高水準にある標準時がここにあります。」

花土 ゆう子（はなど ゆうこ）

電磁波計測研究所
時空標準研究室 室長

1989 年郵政省通信総合研究所（現 NICT）に入所。
パルサータイミング計測、時間・周波数標準に関する研究に従事。趣味は野山歩き、絵を見ること。

今村 國康（いまむら くにやす）
電磁波計測研究所
時空標準研究室 研究マネージャー

1976 年郵政省電波研究所（現 NICT）に入所。無線機器の検定・試験法開発、国際間周波数・時刻比較の研究に従事。現在、周波数標準・標準時の運用・開発を担当。

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たものが協定世界時 UTC であり、これが現在、Ⅰ−１
光ネットワーク技術はじめに世界の標準時として使われている時刻です。
TAI や UTC は、5 日ごとの値が月に 1 度パリ本標準時をつくって供給しています」と説明する

郊外にある国際度量衡局 BIPM で計算されていと、「え ? 日本の標準時は明石で決めているのでますが、結果の公表は約 1 ヶ月後です。世界の標は ?」「標準時を作るとは ?」など、いろいろな質

準時は、とびとびで 1ヶ月待たないとわからない、問を受けます。ここでは、世界と日本の標準時のしかも計算機の中にしかない時刻なのです。これなりたちと私たちの活動を、簡単に紹介します。

では今が何時何分かがわかりません。そのため元々の標準時は、地球の自転を基に決められ各国の標準機関では、連続した時間を独自につていました。地球の 1 回転を 1 日、それを細分化くり UTC に合うよう調整しながら実信号の形でしたものを 1 秒の単位とし、太陽が真南に来る供給しています。

す。しかし自転周期がさまざまな要因でゆらいでⅠ−３
ネットワークセキュリティ技術

時刻を昼と決めたのです。これを天文時といいま

Ⅰ−２ワイヤレスネットワーク技術「私たちの研究室（東京都小金井市）では、日NICTが UTC 準拠でつくる時刻をUTC（NICT）と呼び、日本標準時はこれを基にしています。

いることが判明し、原子のもつより安定な固有の周波数を基に 1 秒の長さを決めることとなり日本標準時をつくるました。これを原子時といいます。1967 年の国底状態の 2 つの超微細準位の間の遷移に対応す

ウム原子時計と短期間（1 日以下）で安定な水素る放射の周期の 91 億 9263 万 1770 倍の継続メーザ周波 数 標準器を組み合わせ、標準 時を時間である」という定義が定まり、1972 年から生成しています。まず原子時計相互のわずかなは原子時が世界の標準時となりました。

時刻差を高精度に計測します。このデータを基いています（当研究室の原子泉型一次周波数標準とで、各時計のゆらぎが ならされるだけなく、器 NICT-CsF1もその 1 台）
。ただ、これらは連続いくつかの時計が 故障や寿 命で止まっても途運転が難しいため、精度は落ちるが連続運転が可切れない時刻を作ることができます。この長期能な市販されるセシウム原子時計をたくさん平均的に安定なセシウム合成原子時で、短期安定度して連続時間を作り、それを超高精度セシウム原の良い水素メーザ周波数標準器の信号を補正子時計で定期的に補正する、という方法で、標準することで、短期も長期も安定な標準時が実現

時のおおもとである国際原子時 TAI が計算されてできるのです。その時刻ずれは約 100 万年にいます。TAI の計算には、世界中の標準機関が持1 秒程度です。
こうしてつくられた標準時は、GPS 衛星などをTAI は天文時とは無関係であるため、天文時仲介とする方法や商用通信衛星を利用した時刻比はだんだん原子の時刻からずれていきます。日較方法で海外の標準時と時刻比較され、この結常生活の感覚に合った天文時と原子時との差が果を基に UTC との時刻差が BIPM から公表され0.9 秒以上にならないよう、うるう秒という操作ます。NICT は、その時刻差が小さくなるように調を加えることで、見かけ上原子の時刻と天文の時整しながら運用をしています。これが UTC（NICT）刻を一致させています。TAI にうるう秒調整をしです。また同時に、時刻比較のデータが BIPM で௶ၡฆఒɈ

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Ⅳ 電磁波センシング基盤技術

つ約 400 台の原子時計データが使われています。

ICT基盤技術成します。たくさんの時計の合成結果を使うこⅢ 未来

高精度セシウム原子時計が、世界中で 10 数台動ユニバーサルコミュニケーション基盤技術に 18 台のセシウム原子時計を最適な方法で合Ⅱ

現在、定義にもとづく1 秒がほぼ実現できる超Ⅰ−４

NICT では、長期間（1 日以上）で安定なセシ新世代ネットワーク基盤構成技術／
テストベッド技術

際度量衡総会で「秒は、セシウム 133 原子の基235

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電磁波センシング基盤技術

世界最高水準の日本標準時をつくる／花土 ゆう子・今村 國康

図1

日本標準時システム（左）と日本標準時生成に使われるセシウム原子時計（右）活用されることで、NICT の原子時計は TAI をつく日本標準時をくばるる時計群の一部としても大きく貢献しています。
日本 標 準 時 JST は UTC（NICT）を 9 時間（東NICT でつくられた日本標準時及び 1 秒の基経 135 度分の時差）進めた時刻です。厳密には日準である標準周波数は、いろいろな形で日本全本の東西で時刻差があるはずですが、東経 135国に向けて配信されています。その主なものが、度の時刻を一律に日本の標準時としています。
（明電波時計の基準の電波として日本中の皆さんに石は東経 135 度にあるので「明石の時刻が日本の利用して頂いている標準電波です。福島の送信時刻」というのは間違いではありませんが、明石で所からは 40kHz、福岡と佐賀の県境にある送信日本の時刻を決めているわけではないのです。
）

所からは 60kHz の電波にのせて、時刻信号を常日本標準時を構成する原子時計は、温度や地236時発信しています。

球磁場などの周辺環境で周波数が変化するのをそのほか、電話回線を使って時刻を配信する避けるため、温度・湿度管理、電磁界シールドを「テレホン JJY」、ネットワークを経由してオンラ施した原器室と呼ばれる特別な 4 つの部屋に分インでコンピュータの内部時計を同期させることけて設置されており、相互に補完することでメンを目的とした「NTP サーバ」等、各種サービスもテナンスや万一のトラブルの際にも止まらないシ実施しています。最近では、インターネットの普ステムが構築されています。

及によって商取引や特許出願など、さまざまな分

光ネットワーク技術

Ⅰ−１

ワイヤレスネットワーク技術

Ⅰ−２

ネットワークセキュリティ技術

Ⅰ−３

新世代ネットワーク基盤構成技術／
テストベッド技術

Ⅰ−４

図2

はがね山標準電波送信所（佐賀県と福岡県の境）の全景Ⅱを生み、また仲介の時計が増えるほど時刻合わ刻を第三者が証明するといったタイムビジネスがせの誤差も増えるため、大元の時計への要求精注目されてきています。このような時刻認証事業度は高くなります。産業経済を支える複雑で高精者に対して、正確な日本標準時を配信するとい度なシステムでは、計測や制御の信号の周波数うサービスを行っています。また機器持ち込みやが狂ってしまうと正常に動作しなくなり、最悪のGPS 衛星を使った遠隔較正サービスにより、ユー場合システムが破綻してしまうかもしれません。

ザーの周波数標準器と周波数国家標準との周波日本標準時とその基となる周波数国家標準は、数偏差を測定する較正業務も行っています。

高精度計測・制御の基盤となり、見えないところ

I
C
T

基盤技術の改ざん防止という意味からも、文書作成の時Ⅲ 未来

原理を利用）、1 億分の 1 秒のずれは 3m の誤差

ユニバーサルコミュニケーション基盤技術

野で電子文書の重要性が増してきており、文書で最先端技術を支えているのです。
途切れてはならずやり直しもできず、常に正確

Ⅳ 電磁波センシング基盤技術

正確な標準時はなぜ必要なのかで高精度な標準時と周波数国家標準を発生し続
正確な時刻と高精度な基準周波数は、日常生けることは、大変ですがとても重要な仕事です。私

活だけでなく社会インフラが機能する上でも欠たちの研究室では、標準時の生成から供給までをかせないものとなっています。例えば電波や光の絶え間なく行うとともに、更なる高精度化と新た行き来で距離を測る場合（GPS カーナビもこのなサービス展開に向けた開発を進めています。

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