Použití „strašidelné akce na dálku“ k propojení atomových hodin

0
Použití „strašidelné akce na dálku“ k propojení atomových hodin

Výzkumníci ukazují, že frekvence prostorově oddělených hodin lze srovnávat přesněji

Výzkumníci ukazují, že frekvence prostorově oddělených hodin lze srovnávat přesněji

Experiment, který provedli vědci z Oxfordské univerzity, kombinuje dva unikátní a dá se říci až ohromující objevy, jmenovitě vysoce přesné atomové hodiny a kvantové zapletení, k dosažení dvou atomových hodin, které jsou „propletené“. To znamená, že inherentní nejistota při současném měření jejich frekvencí je značně snížena.

I když se jedná o experiment s důkazem koncepce, má potenciál pro použití při sondování temné hmoty, přesné geodézii a dalších podobných aplikacích. Dvouuzlová síť, kterou vytvářejí, je rozšiřitelná na více uzlů, píší výzkumníci v článku o této práci publikovaném v Příroda nedávno.

Atomové hodiny rostly v přesnosti a staly se tak spolehlivými, že v roce 1967 byla definice sekundy revidována tak, aby odpovídala času, který zabralo 9,19,26,31,770 oscilací atomu cesia. Na začátku 21. století byly cesiové hodiny, které byly k dispozici, tak přesné, že získaly nebo ztratily sekundu pouze jednou za 20 milionů let. V současnosti je i tento rekord překonán a existují „optické mřížkové hodiny“, které jsou tak přesné, že ztratí vteřinu jen jednou za 15 miliard let. Abychom uvedli nějakou perspektivu, je to více než stáří vesmíru, které je 13,8 miliardy let.

Světské použití

Mezi obyčejnější způsoby využití těchto hodin patří přesné měření času v GPS nebo vzdálené monitorování věcí na Marsu.

„Pokud dokážete změřit frekvenční rozdíl mezi těmito dvěma hodinami, které jsou na různých místech, otevře se řada aplikací,“ říká Raghavendra Srinivas z katedry fyziky, Clarendon Laboratory, University of Oxford, UK, který je autorem. z Příroda papír.

Jejich práce je principiální demonstrací toho, že dva atomy stroncia oddělené v prostoru na malou vzdálenost mohou být zatlačeny do „provázaného stavu“, takže porovnání jejich frekvencí bude přesnější. Potenciální aplikace toho, když se rozšíří ve vesmíru a zahrnují více uzlů než dva, jsou ve studiu časoprostorových variací základních konstant a zkoumání temné hmoty – hlubokých otázek ve fyzice.

V kvantové fyzice je zapletení zvláštní jev, který Albert Einstein popsal jako „strašidelná akce na dálku“. Normálně, když uvažujete o dvou systémech oddělených v prostoru, které jsou také nezávislé, a chtěli byste porovnat nějaký fyzický atribut těchto dvou systémů, provedli byste oddělená měření tohoto atributu, což by znamenalo zásadní omezení toho, jak přesně můžete tyto dva porovnat. — je třeba provést dvě samostatná měření.

Na druhou stranu, pokud byli dva zapleteni, je to způsob, jak říci, že jejich fyzické atributy, řekněme rotace, nebo v tomto případě frekvence, se mění v tandemu. Měření atributu na jednom systému vám řekne o druhém systému. To zase zlepšuje přesnost měření až na konečný limit povolený kvantovou teorií.

Ověření konceptu

Kvantové sítě tohoto druhu byly demonstrovány již dříve, ale toto je první demonstrace kvantového zapletení optických atomových hodin.

Dr. Srinivas říká: “Klíčovým vývojem je to, že bychom mohli zlepšit věrnost a rychlost tohoto vzdáleného zapletení do bodu, kdy je to skutečně užitečné pro jiné aplikace, jako je tento experiment s hodinami.”

Pro jejich demonstraci výzkumníci použili atomy stroncia pro snadné vytváření vzdáleného zapletení. Plánují to zkusit s lepšími hodinami, jako jsou ty, které používají vápník.

„Ukázali jsme, že nyní můžete generovat vzdálené zapletení praktickým způsobem. V určitém okamžiku by to mohlo být užitečné pro nejmodernější systémy,“ říká Dr. Srinivas.

podobné příspěvky

Leave a Reply