פיזיקאים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס פיתחו שיטה למניפולציה קוונטית
במחקר שפורסם ב-Nature Physics,המדענים חקרו 400 אטומים קרים במיוחד של איטרביום, אחד משני סוגי אטומים המשמשים בשעונים אטומיים מודרניים. הם קיררו את האטומים ממש מעל האפס המוחלט. בטמפרטורה זו, רוב ההשפעות הקלאסיות כמו חום נעלמות, והתנהגות האטומים נקבעת אך ורק על ידי השפעות קוונטיות.
תא התקנה עם אטומי איטרביום קרים במיוחד. צילום: סימון קולומבו, MIT
מדענים השתמשו במערכת לייזרים כדי ללכודאטומים, ולאחר מכן שלחו אור "מבלבל" עם גוון כחלחל שגרם לאטומים להתנודד במצב מתאם. הם אפשרו לאטומים המסובכים להתפתח קדימה בזמן ואז הכפיפו אותם לשדה מגנטי קטן. הוא הציג שינוי קוונטי קטן, שהזיז מעט את התנודות הקולקטיביות של האטומים.
שינוי כזה יהיה בלתי אפשרי לזיהויבאמצעות כלי מדידה קיימים, מציינים החוקרים. במקום זאת, פיזיקאים השתמשו בהיפוך זמן כדי להגביר את האות הקוונטי הזה. לשם כך הם שלחו קרן לייזר נוספת עם גוון אדום, שגררה את האטומים להיפרם כאילו הם מתפתחים אחורה בזמן.
מכונת לייזר המשמשת לסבך ופירוק אטומים. צילום: סימון קולומבו, MIT
הצוות הפעיל את הניסוי הזה אלפי פעמיםעננים של 50 עד 400 אטומים, בכל פעם צופים בעלייה באות הקוונטי. מדענים מצאו שהמערכת הסבוכה שלהם רגישה פי 15 ממערכות אטומיות דומות שאינן סבכות.
כל סוג של אטום רוטט בתדר קבוע,שאם נמדד נכון, יכול לשמש כמטוטלת מדויקת מאוד, מסבירים המחברים. אבל בקנה מידה של אטום אחד, חוקי מכניקת הקוונטים נכנסים לתוקף, והרטטים של האטום משתנים. רק לאחר ביצוע מדידות רבות של אטום, מדענים מקבלים הערכה לגבי התנודות האמיתיות שלו.
לדוגמה, בשעונים האטומיים המודרניים של הפיזיקהלמדוד שוב ושוב את התנודות של אלפי אטומים קרים במיוחד כדי להגדיל את הסיכויים שלהם לקבל נתונים מדויקים. באמצעות רגישות מוגברת של מערכת סבוכה קוונטית, ניתן לצמצם את מספר המדידות ולשפר את הדיוק של שעונים אטומיים וחיישנים שונים המבוססים על רעידות אטומיות.
תמונת שער: MIT
קרא עוד:
למשימה הוותיקה ביותר של וויאג'ר 1 יש תקלה מוזרה שלא ניתן לתקן
טלסקופ ג'יימס ווב צילם את התמונה הראשונה של צדק: יש לו 9 מטרות נעות בו זמנית
מדענים מצאו "תיבת פנדורה" בבטן כדור הארץ: האנרגיה משם מאכילה את החיים על הפלנטה