Физики Массачусетского технологического института (MIT) совершили прорыв в измерении времени — они разработали технологию, удваивающую точность оптических атомных часов .
Этого удалось достичь благодаря новому квантовому методу, который устраняет влияние квантового шума — одного из главных ограничений в современной метрологии.
Читайте также:
Прорыв в измерении времени. Ученые приблизились к созданию ядерных часов Новый подход, известный как глобальная фазовая спектроскопия, использует лазерно индуцированную «глобальную фазу» в атомах иттербия. Усиливая этот эффект с помощью квантового запутывания, исследователи смогли фиксировать вдвое больше «тиков» за секунду, чем раньше. Это позволило уменьшить погрешность измерений почти вдвое без превышения квантовых пределов.
Атомные часы — основа работы GPS, финансовых систем и телекоммуникаций — отсчитывают время через колебания атомов. Традиционные модели базируются на атомах цезия, которые колеблются более 10 миллиардов раз в секунду. Оптические же часы используют более быстрые атомы, например иттербий, частота колебаний которого достигает 100 триллионов раз в секунду.
Команда под руководством физика Владана Вулетича годами исследовала способы повышения стабильности таких систем. Еще в 2020 году ученые продемонстрировали, что квантовое запутывание атомов позволяет координировать их поведение и таким образом уменьшать шум. Для этого сотни атомов иттербия охлаждали и «замыкали» между зеркалами, используя лазер для их синхронизации.
В новом эксперименте команда применила метод «вращения времени» к оптическим частотам, что ранее считалось почти невозможным. Лазер, взаимодействуя с запутанными атомами, оставляет тонкий «след» — глобальную фазу, которая содержит информацию о частоте лазера. Усилив этот сигнал, ученые смогли эффективнее обнаруживать и исправлять отклонения.
Разработка открывает путь к созданию портативных и сверхстабильных атомных часов, пригодных не только для лабораторий, но и для полевых условий. Такие устройства могут помочь в обнаружении темной материи, прогнозировании землетрясений и проверке фундаментальных законов физики.
Исследование опубликованов журнале Nature и профинансировано Управлением военно-морских исследований США, Национальным научным фондом, DARPA и Министерством энергетики США.
Читайте также:
Точнее атомных. Ученые сделали прорыв в создании ядерных часов
