Физики повысили точность атомных часов, снизив квантовый шум
Новый метод, который исследователи называют «глобальной фазовой спектроскопией», позволяет поддерживать высокую стабильность лазера атомных часов. Автор: Райли МакКонки
Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) разработали метод, который вдвое повышает точность оптических атомных часов. Это достижение стало возможным благодаря снижению «квантового шума» — фундаментального ограничения измерений, вызванного эффектами квантовой механики.
Современные атомные часы отслеживают колебания атомов цезия, которые «тикают» около 10 миллиардов раз в секунду. Следующее поколение часов использует атомы иттербия, способные совершать до 100 триллионов колебаний в секунду. Однако для их работы требуется исключительно стабильный лазер, что до сих пор было сложной задачей.
Исследователи обнаружили, что ранее считавшийся незначительным эффект воздействия лазера на атомы можно использовать для стабилизации. Они разработали метод «глобальной фазовой спектроскопии», который усиливает этот эффект с помощью квантового усиления.
«Мы думаем, что наш метод может помочь сделать эти часы транспортабельными и развёртываемыми там, где они нужны», — говорит профессор физики MIT Владан Вулетич.
В экспериментах команда использовала квантовую запутанность атомов, что позволило уменьшить шум и более точно измерить разницу между частотой лазера и частотой атомных переходов. Это удвоило точность часов, позволив различать вдвое больше «тиков» в секунду.
Экспериментальная установка для запутанной GPS с обращением времени. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09578-8
Перспективные применения сверхточных атомных часов включают поиск тёмной материи, проверку фундаментальных физических постоянных и даже прогнозирование землетрясений. Новая технология может сделать такие часы портативными и доступными для полевых исследований.
Исследование опубликовано 8 октября 2025 года в журнале Nature.
0 комментариев