Fyzici z Massachusettského technologického inštitútu vyvinuli metódu na manipuláciu s kvantami
V štúdii publikovanej v Nature Physics,Vedci študovali 400 ultrachladných atómov ytterbia, jedného z dvoch typov atómov používaných v moderných atómových hodinách. Ochladili atómy tesne nad absolútnu nulu. Pri tejto teplote väčšina klasických efektov, ako je teplo, zmizne a správanie atómov je určené výlučne kvantovými efektmi.
Inštalačná komora s ultrachladnými atómami yterbia. Foto: Simone Colombo, MIT
Vedci na zachytenie použili systém laserovatómy a potom vyslali „mätúce“ svetlo s modrastým odtieňom, ktorý spôsobil, že atómy oscilovali v korelovanom stave. Umožnili, aby sa zapletené atómy vyvíjali dopredu v čase a potom ich vystavili malému magnetickému poľu. Zaviedla malú kvantovú zmenu, ktorá mierne posunula kolektívne vibrácie atómov.
Takýto posun by nebolo možné zistiťpomocou existujúcich nástrojov merania, poznamenávajú výskumníci. Namiesto toho fyzici použili reverzáciu času na zosilnenie tohto kvantového signálu. Aby to urobili, vyslali ďalší laserový lúč s červeným odtieňom, ktorý stimuloval atómy, aby sa rozmotali, akoby sa vyvíjali dozadu v čase.
Laserový stroj používaný na splietanie a rozmotávanie atómov. Foto: Simone Colombo, MIT
Tím spustil tento experiment tisíckrátoblaky s 50 až 400 atómami, pričom zakaždým pozorujú nárast kvantového signálu. Vedci zistili, že ich zapletený systém je 15-krát citlivejší ako podobné nezapletené atómové systémy.
Každý typ atómu vibruje konštantnou frekvenciou,ktoré pri správnom meraní môže slúžiť ako veľmi presné kyvadlo, vysvetľujú autori. Ale na stupnici jedného atómu vstupujú do platnosti zákony kvantovej mechaniky a vibrácie atómu sa menia. Až po vykonaní mnohých meraní atómu vedci získajú odhad jeho skutočných vibrácií.
Napríklad v moderných atómových hodinách fyzikyopakovane merajú vibrácie tisícok ultrachladných atómov, aby zvýšili svoje šance na získanie presných údajov. Použitím zvýšenej citlivosti kvantovo zapleteného systému je možné znížiť počet meraní a zlepšiť presnosť atómových hodín a rôznych senzorov založených na atómových vibráciách.
Titulný obrázok: MIT
Čítaj viac:
Najstaršia misia Voyager 1 má zvláštnu chybu, ktorú nemožno opraviť
Teleskop Jamesa Webba urobil prvú snímku Jupitera: ukazuje 9 pohyblivých cieľov naraz
Vedci našli „Pandorinu skrinku“ v útrobách Zeme: energia odtiaľ živí život na planéte