Fizycy z Uniwersytetu Oksfordzkiego po raz pierwszy z powodzeniem połączyli dwa zegary atomowe za pomocą splątania kwantowego.
Wyczyn ten może pomóc uczynić te zegary tak precyzyjnymi, że zaczną zbliżać się do podstawowej granicy precyzji wyznaczonej przez mechanikę kwantową. Zegary atomowe mierzą czas, mierząc wzorce drgań atomów, które są niewiarygodnie stabilne i przewidywalne. Na przykład atom cezu-133 będzie oscylował dokładnie 9.192.631.770 razy na sekundę, a liczba ta została użyta do oficjalnego zdefiniowania drugiego od 1967 roku, wyznaczając krajowe i międzynarodowe standardy pomiaru czasu.
Zobacz także: „Flet kwantowy” niebywale porusza światłem
Ale zawsze jest miejsce na ulepszenia. Optyczne zegary atomowe, które wykorzystują światło widzialne i atomy, takie jak iterb, mają potencjał, aby przewyższyć zegary atomowe cezu, a teraz fizycy z Oksfordu pokazali, jak uczynić je jeszcze bardziej precyzyjnymi. Wymaga to wykorzystania upiornego zjawiska kwantowego zwanego splątaniem kwantowym.
Cząsteczki mogą się tak splec ze sobą, że zmierzenie lub zmiana jednej natychmiast wpłynie na drugą, bez względu na to, jak daleko się od siebie znajdują. Teoretycznie te dwie cząstki mogą znajdować się po przeciwnych stronach wszechświata i nadal natychmiast na siebie oddziaływać. Pomysł ten niepokoił samego Einsteina, ale został eksperymentalnie potwierdzony od dziesięcioleci.
Fizycy z MIT już wcześniej wykorzystali splątanie kwantowe, aby poprawić dokładność zegarów atomowych poprzez splątanie chmury atomów w jednym urządzeniu. Teraz zespół z Oksfordu uwikłał ze sobą dwa oddzielne zegary atomowe z drugiego końca pokoju.
Każdy z zegarów atomowych zawierał pojedynczy jon strontu. Wiązka lasera jest dzielona na dwie części, a następnie każda wiązka jest modulowana dokładnie w ten sam sposób, zanim zostanie wysłana do każdego z zegarów atomowych, aby uderzyć w jony strontu. Generuje to połączenie splątania kwantowego między jonami, mimo że są one oddalone od siebie o 2 m (6,6 stopy).
Efektem końcowym jest pierwsza kwantowa sieć splątanych zegarów atomowych, która może być wykorzystana do dokładniejszego niż kiedykolwiek pomiaru czasu. Naukowcy dwukrotnie zmniejszyli niepewność pomiarów.
W rzeczywistości zespół twierdzi, że splątane sieci zegara atomowego mogą przekroczyć standardową granicę kwantową (SQL), która powstaje w wyniku losowych fluktuacji kwantowych, które zakłócają pomiary. Poza tym precyzja może zbliżyć się do granicy Heisenberga, sztywnej linii wyznaczonej przez same prawa fizyki kwantowej.
Jest to jednak nadal poza zasięgiem stosowanej konfiguracji, która została zaprojektowana do eksperymentów z obliczeniami kwantowymi. Zespół twierdzi, że wyspecjalizowana sieć splątanych kwantowo zegarów atomowych mogłaby zacząć badać główne zagadki fizyczne, takie jak podstawowe stałe, a nawet ciemna materia.
Chociaż nasz wynik jest w dużej mierze dowodem zasady, a absolutna precyzja, którą osiągamy, jest kilka rzędów wielkości poniżej stanu techniki, mamy nadzieję, że przedstawione tutaj techniki mogą kiedyś ulepszyć najnowocześniejsze systemy, – powiedział dr Raghavendra Srinivas, autor badania. W pewnym momencie splątanie będzie wymagane, ponieważ zapewnia drogę do najwyższej precyzji, na którą pozwala teoria kwantów.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature.
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: Uniwersytet Oksfordzki | New Atlas
grafika użyta w artykule: Obraz autorstwa wirestock na Freepik
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.