Físicos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts desenvolveram um método para manipular
Em um estudo publicado na Nature Physics,Os cientistas estudaram 400 átomos ultrafrios de itérbio, um dos dois tipos de átomos usados em relógios atômicos modernos. Eles resfriaram os átomos logo acima do zero absoluto. A essa temperatura, a maioria dos efeitos clássicos, como o calor, desaparece e o comportamento dos átomos é determinado apenas por efeitos quânticos.
Câmara de instalação com átomos de itérbio ultrafrios. Foto: Simone Colombo, MIT
Os cientistas usaram um sistema de lasers para capturarátomos e, em seguida, enviou uma luz "confusa" com um tom azulado que fez com que os átomos oscilassem em um estado correlacionado. Eles permitiram que os átomos emaranhados evoluíssem no tempo e os submeteram a um pequeno campo magnético. Introduziu uma pequena mudança quântica, alterando ligeiramente as vibrações coletivas dos átomos.
Tal mudança seria impossível de detectar comusando ferramentas de medição existentes, observam os pesquisadores. Em vez disso, os físicos usaram a reversão do tempo para amplificar esse sinal quântico. Para fazer isso, eles enviaram outro feixe de laser com uma tonalidade vermelha, que estimulou os átomos a se desvendarem como se estivessem evoluindo para trás no tempo.
Uma máquina a laser usada para emaranhar e desembaraçar átomos. Foto: Simone Colombo, MIT
A equipe executou esse experimento milhares de vezes comnuvens de 50 a 400 átomos, cada vez observando um aumento no sinal quântico. Os cientistas descobriram que seu sistema emaranhado é 15 vezes mais sensível do que sistemas atômicos não emaranhados semelhantes.
Cada tipo de átomo vibra em uma frequência constante,que, se medido corretamente, pode servir como um pêndulo muito preciso, explicam os autores. Mas na escala de um átomo, as leis da mecânica quântica entram em vigor e as vibrações do átomo mudam. Somente depois de fazer muitas medições de um átomo, os cientistas obtêm uma estimativa de suas vibrações reais.
Por exemplo, nos relógios atômicos modernos da físicamedem repetidamente as vibrações de milhares de átomos ultrafrios para aumentar suas chances de obter dados precisos. Usando a sensibilidade aumentada de um sistema quântico emaranhado, é possível reduzir o número de medições e melhorar a precisão dos relógios atômicos e vários sensores baseados em vibrações atômicas.
Imagem da capa: MIT
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