طور فيزيائيون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة للتلاعب بالكم
في دراسة نشرت في مجلة Nature Physics ،درس العلماء 400 ذرة شديدة البرودة من اليتربيوم ، وهو أحد نوعين من الذرات المستخدمة في الساعات الذرية الحديثة. قاموا بتبريد الذرات فوق الصفر المطلق. عند درجة الحرارة هذه ، تختفي معظم التأثيرات الكلاسيكية مثل الحرارة ، ويتحدد سلوك الذرات فقط من خلال التأثيرات الكمومية.
غرفة التثبيت مع ذرات الإيتربيوم شديدة البرودة. الصورة: سيمون كولومبو ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
استخدم العلماء نظام الليزر لالتقاطهاالذرات ، ثم أرسل ضوءًا "محيرًا" مع صبغة مزرقة تسبب في تأرجح الذرات في حالة مرتبطة. لقد سمحوا للذرات المتشابكة بالتطور إلى الأمام في الوقت المناسب ثم أخضعوها لمجال مغناطيسي صغير. لقد أدخلت تغييرًا كميًا صغيرًا ، مما أدى إلى تغيير طفيف في الاهتزازات الجماعية للذرات.
سيكون من المستحيل اكتشاف مثل هذا التحول باستخدامباستخدام أدوات القياس الحالية ، لاحظ الباحثون. بدلاً من ذلك ، استخدم الفيزيائيون انعكاس الوقت لتضخيم هذه الإشارة الكمومية. للقيام بذلك ، أرسلوا حزمة ليزر أخرى ذات صبغة حمراء ، مما حفز الذرات على الانهيار كما لو كانت تتطور إلى الوراء في الوقت المناسب.
آلة ليزر تستخدم لتشابك وفك تشابك الذرات. الصورة: سيمون كولومبو ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
أجرى الفريق هذه التجربة آلاف المرات باستخدامسحب مكونة من 50 إلى 400 ذرة، وفي كل مرة نلاحظ زيادة في الإشارة الكمومية. لقد وجد العلماء أن نظامهم المتشابك أكثر حساسية بـ 15 مرة من الأنظمة الذرية المماثلة غير المتشابكة.
كل نوع من الذرات يهتز بتردد ثابت ،والتي ، إذا تم قياسها بشكل صحيح ، يمكن أن تكون بمثابة بندول دقيق للغاية ، كما أوضح المؤلفون. لكن على مقياس ذرة واحدة ، تدخل قوانين ميكانيكا الكم حيز التنفيذ ، وتتغير اهتزازات الذرة. فقط بعد إجراء العديد من القياسات للذرة ، يحصل العلماء على تقدير للاهتزازات الحقيقية.
على سبيل المثال ، في الساعات الذرية الحديثة للفيزياءقم بقياس اهتزازات آلاف الذرات شديدة البرودة بشكل متكرر لزيادة فرصها في الحصول على بيانات دقيقة. باستخدام الحساسية المتزايدة لنظام التشابك الكمومي ، من الممكن تقليل عدد القياسات وتحسين دقة الساعات الذرية وأجهزة الاستشعار المختلفة بناءً على الاهتزازات الذرية.
صورة الغلاف: MIT
قراءة المزيد:
أقدم مهمة فوييجر 1 بها خلل غريب لا يمكن إصلاحه
التقط تلسكوب جيمس ويب الصورة الأولى للمشتري: لديه 9 أهداف متحركة في وقت واحد
وجد العلماء "صندوق باندورا" في أحشاء الأرض: الطاقة من هناك تغذي الحياة على هذا الكوكب