Fyzici z Massachusetts Institute of Technology vyvinuli metodu manipulace s kvantem
Ve studii publikované v Nature Physics,Vědci studovali 400 ultrachladných atomů ytterbia, jednoho ze dvou typů atomů používaných v moderních atomových hodinách. Ochladili atomy těsně nad absolutní nulou. Při této teplotě většina klasických efektů, jako je teplo, mizí a chování atomů je určeno výhradně kvantovými efekty.
Instalační komora s ultrachladnými atomy ytterbia. Foto: Simone Colombo, MIT
Vědci k zachycení použili systém laserůatomy, a pak vyslal "matoucí" světlo s namodralým nádechem, který způsobil, že atomy oscilovaly v korelovaném stavu. Umožnily propleteným atomům, aby se vyvíjely dopředu v čase, a poté je vystavily malému magnetickému poli. Zavedlo malou kvantovou změnu, která mírně posunula kolektivní vibrace atomů.
Takový posun by nebylo možné odhalitpomocí stávajících měřicích nástrojů, poznamenávají výzkumníci. Místo toho fyzici použili reverzaci času k zesílení tohoto kvantového signálu. Aby to udělali, vyslali další laserový paprsek s červeným odstínem, který stimuloval atomy, aby se rozpletly, jako by se vyvíjely zpět v čase.
Laserový stroj používaný k proplétání a rozplétání atomů. Foto: Simone Colombo, MIT
Tým provedl tento experiment tisíckrát smraky o 50 až 400 atomech, pokaždé pozorující nárůst kvantového signálu. Vědci zjistili, že jejich propletený systém je 15krát citlivější než podobné nezapletené atomové systémy.
Každý typ atomu vibruje konstantní frekvencí,které při správném měření může sloužit jako velmi přesné kyvadlo, vysvětlují autoři. Ale v měřítku jednoho atomu vstoupí v platnost zákony kvantové mechaniky a vibrace atomu se změní. Teprve po mnoha měřeních atomu vědci získají odhad jeho skutečných vibrací.
Například v moderních atomových hodinách fyzikyopakovaně měřit vibrace tisíců ultrachladných atomů, aby zvýšily své šance na získání přesných dat. Pomocí zvýšené citlivosti kvantově provázaného systému je možné snížit počet měření a zlepšit přesnost atomových hodin a různých senzorů založených na atomových vibracích.
Titulní obrázek: MIT
Přečtěte si více:
Nejstarší mise Voyageru 1 má podivnou závadu, kterou nelze opravit
Teleskop Jamese Webba pořídil první snímek Jupitera: ukazuje 9 pohybujících se cílů najednou
Vědci našli v útrobách Země „Pandořinu skříňku“: energie odtud živí život na planetě