Fizikai iš Masačusetso technologijos instituto sukūrė kvantinio manipuliavimo metodą
Tyrime, paskelbtame Nature Physics,Mokslininkai ištyrė 400 itin šaltų iterbio atomų, vieno iš dviejų atomų tipų, naudojamų šiuolaikiniuose atominiuose laikrodžiuose. Jie atvėsino atomus kiek aukščiau absoliutaus nulio. Esant tokiai temperatūrai, dauguma klasikinių efektų, tokių kaip šiluma, išnyksta, o atomų elgseną lemia tik kvantiniai efektai.
Montavimo kamera su itin šaltais iterbio atomais. Nuotrauka: Simone Colombo, MIT
Norėdami užfiksuoti, mokslininkai naudojo lazerių sistemąatomų, o tada išsiuntė „painią“ šviesą su melsvu atspalviu, dėl kurios atomai virpesi koreliuojamoje būsenoje. Jie leido įsipainiojusiems atomams laikui bėgant vystytis į priekį, o tada juos paveikė nedidelis magnetinis laukas. Tai įvedė nedidelį kvantinį pokytį, šiek tiek pakeisdamas kolektyvines atomų vibracijas.
Tokio poslinkio būtų neįmanoma aptiktinaudojant esamas matavimo priemones, pažymi mokslininkai. Vietoj to, fizikai panaudojo laiko apsukimą, kad sustiprintų šį kvantinį signalą. Norėdami tai padaryti, jie išsiuntė kitą lazerio spindulį su raudonu atspalviu, kuris paskatino atomus išsiskleisti taip, tarsi jie vystytųsi atgal.
Lazerinis aparatas, naudojamas atomams supainioti ir atskirti. Nuotrauka: Simone Colombo, MIT
Komanda šį eksperimentą atliko tūkstančius kartų50–400 atomų debesys, kiekvieną kartą stebint kvantinio signalo padidėjimą. Mokslininkai nustatė, kad jų įsipainiojusi sistema yra 15 kartų jautresnė nei panašios nesusipainiojusios atominės sistemos.
Kiekvienas atomo tipas vibruoja pastoviu dažniu,kuri, tinkamai išmatuota, gali pasitarnauti kaip labai tiksli švytuoklė, aiškina autoriai. Bet vieno atomo masteliu įsigali kvantinės mechanikos dėsniai, kinta atomo virpesiai. Tik atlikę daugybę atomo matavimų, mokslininkai įvertina tikrąsias jo vibracijas.
Pavyzdžiui, šiuolaikiniuose fizikos atominiuose laikrodžiuosepakartotinai išmatuokite tūkstančių itin šaltų atomų virpesius, kad padidintumėte jų galimybes gauti tikslius duomenis. Naudojant padidėjusį kvantinės susipynusios sistemos jautrumą, galima sumažinti matavimų skaičių ir pagerinti atominių laikrodžių bei įvairių daviklių, pagrįstų atominėmis vibracijomis, tikslumą.
Viršelio vaizdas: MIT
Skaityti daugiau:
Seniausia „Voyager 1“ misija turi keistą gedimą, kurio negalima ištaisyti
James Webb teleskopas padarė pirmąją Jupiterio nuotrauką: jame vienu metu yra 9 judantys taikiniai
Mokslininkai Žemės žarnyne aptiko „Pandoros skrynią“: energija iš ten maitina gyvybę planetoje