Созданы самые точные в мире атомные часы с использованием квантовой запутанности

Доктор Я.А. Янг и Майя Миклош работают над экспериментом Sr3. Автор: Kyungtae Kim/JILA, Университет Колорадо, Боулдер.

Исследователи из JILA Национального института стандартов и технологий и Университета Колорадо создали оптические решёточные часы на основе атомов стронция с рекордной точностью.

Новая разработка, описанная в статье в Physical Review Letters, использует квантовую запутанность для преодоления стандартного квантового предела точности.

Оптическая полость для генерации сжатых состояний атомов. Автор: Carl Sauer.

«За последнее десятилетие оптические решёточные часы достигли экстраординарной точности, но их производительность принципиально ограничена так называемым стандартным квантовым пределом», — объяснил доктор Янг Янг, соавтор исследования.

Часы содержат около 30 000 атомов стронция, захваченных в двумерной оптической решётке. Учёные создали запутанные состояния между двумя группами атомов, что позволило «сжать» квантовый шум и повысить точность измерений.

Сравнение с обычными оптическими часами показало, что новая разработка достигает фракционной частотной точности 1,1 × 10^-18, что является наивысшим показателем на сегодняшний день.

«Наши результаты предоставляют конкретный план превращения хрупкой многочастичной запутанности в практический инструмент для метрологии и прецизионных измерений», — заявил доктор Янг.

В будущем исследователи планируют создать квантовые сети оптических часов для изучения эффектов гравитации, проверки фундаментальных физических теорий и применения в геофизике и астрономии.

Оптические атомные часы — это устройства, измеряющие время по частоте света, поглощаемого или излучаемого лазерно-охлаждёнными атомами. Они в тысячи раз точнее цезиевых атомных часов и могут обнаруживать такие тонкие эффекты, как гравитационное красное смещение, когда время течёт медленнее вблизи массивных объектов.