Безумно точные часы создали физики: они отсчитывают время, используя запутанность

Безумно точные часы создали используя запутанность физики

Даже самые точные часы, в основе которых бьющееся сердце атома, имеют неопределенности, накладываемые законами квантовой механики. Исследователи из Массачусетского технологического института и Белградского университета в Сербии предположили, что квантовая запутанность может подтолкнуть часы за эту размытую границу.

Они провели ряд экспериментов и создали уникальную концепцию: физикам удалось соединить облако атомов иттербия-171 с потоками фотонов, которые отражаются от зеркал, а затем измерили время их движения.


Результат показал, что подобное запутывание атомов ускоряет процесс измерения времени в часах атомного ядра. Измерения времени становятся более четкими и точными, чем когда-либо. Если бы такие часы были основаны с начала времени, то к сегодняшнему дню они бы составили погрешность всего в сто миллисекунд. Как и в других современных часах, основанных на ядрах атомов цезия и тория, в новой конструкции время делится на колебания в ядре иттербия.

Это происходит после поглощения определенной энергии света. Тем самым обеспечивается более точный механизм отсчета времени. Но приходит момент, когда вступает квантовая физика, и она определяет невозможность в понимании, где начинаются и где завершаются колебания атома.

Это стандартный квантовый предел. И без возможности преодолеть препятствие нет значения, заменится ли один набор атомных ядер на другой, более точный. Квантовый беспорядок устанавливает жесткий предел точности атомных часов.


Один из примеров этого явления основан на записи частоты одновременно активных нескольких атомов в решетке, которая состоит из сотен миниатюрных атомных маятников. Современные технологии предусматривают использование лазеров. Они спроектированы таким образом, чтобы иметь максимальную стабильность.

Комбинируя их коллективное размытие, индивидуальные неопределенности усредняются. Этот метод используется в процессе усреднения. Атомы запутывают квантовые вероятности спинов, тем самым распределяя неопределенность в системе, увеличивая точность в одних частях за счет других.