นักฟิสิกส์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ได้พัฒนาวิธีการจัดการกับควอนตัม
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน Nature Physicsนักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาอะตอมอิตเทอร์เบียม 400 อะตอม ซึ่งเป็นหนึ่งในสองประเภทของอะตอมที่ใช้ในนาฬิกาอะตอมสมัยใหม่ พวกเขาทำให้อะตอมเย็นลงเหนือศูนย์สัมบูรณ์ ที่อุณหภูมินี้ เอฟเฟกต์คลาสสิกส่วนใหญ่ เช่น ความร้อนจะหายไป และพฤติกรรมของอะตอมถูกกำหนดโดยเอฟเฟกต์ควอนตัมเท่านั้น
ห้องติดตั้งที่มีอะตอมอิตเทอร์เบียมเย็นจัด ภาพถ่าย: “Simone Colombo, MIT .”
นักวิทยาศาสตร์ใช้ระบบเลเซอร์ในการจับภาพอะตอมแล้วส่งแสง "สับสน" ออกไปด้วยสีฟ้าซึ่งทำให้อะตอมสั่นในสถานะที่มีความสัมพันธ์กัน พวกมันยอมให้อะตอมที่พัวพันวิวัฒนาการไปข้างหน้าในเวลาและจากนั้นก็อยู่ภายใต้สนามแม่เหล็กขนาดเล็ก มันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของควอนตัมเล็กน้อย โดยขยับการสั่นสะเทือนโดยรวมของอะตอมเล็กน้อย
การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะไม่สามารถตรวจพบได้ด้วยนักวิจัยตั้งข้อสังเกตโดยใช้เครื่องมือวัดที่มีอยู่ นักฟิสิกส์ใช้เวลาในการกลับรายการเพื่อขยายสัญญาณควอนตัมนี้แทน ในการทำเช่นนี้ พวกเขาส่งลำแสงเลเซอร์อีกอันที่มีโทนสีแดงออกไป ซึ่งกระตุ้นอะตอมให้คลี่คลายราวกับว่าพวกมันกำลังวิวัฒนาการย้อนเวลากลับไป
เครื่องเลเซอร์ที่ใช้ในการพันและคลายอะตอม ภาพถ่าย: “Simone Colombo, MIT .”
ทีมงานได้ทำการทดลองนี้หลายพันครั้งด้วยเมฆขนาด 50 ถึง 400 อะตอม แต่ละครั้งสังเกตการเพิ่มขึ้นของสัญญาณควอนตัม นักวิทยาศาสตร์พบว่าระบบที่พัวพันของพวกมันมีความไวมากกว่าระบบอะตอมที่ไม่พัวพันที่คล้ายกันถึง 15 เท่า
อะตอมแต่ละประเภทสั่นสะเทือนด้วยความถี่คงที่ซึ่งหากวัดได้ถูกต้องก็สามารถใช้เป็นลูกตุ้มได้แม่นยำมาก ผู้เขียนอธิบาย แต่ในระดับหนึ่งอะตอม กฎของกลศาสตร์ควอนตัมมีผลบังคับใช้ และการสั่นสะเทือนของอะตอมก็เปลี่ยนไป หลังจากทำการตรวจวัดอะตอมหลายครั้งแล้ว นักวิทยาศาสตร์จะได้รับการประเมินการสั่นสะเทือนที่แท้จริงของมัน
ตัวอย่างเช่นในนาฬิกาอะตอมของฟิสิกส์สมัยใหม่วัดแรงสั่นสะเทือนของอะตอมเย็นจัดนับพันๆ ซ้ำๆ เพื่อเพิ่มโอกาสในการได้รับข้อมูลที่แม่นยำ การใช้ความไวที่เพิ่มขึ้นของระบบควอนตัมที่พันกัน ทำให้สามารถลดจำนวนการวัดและปรับปรุงความแม่นยำของนาฬิกาอะตอมและเซ็นเซอร์ต่างๆ ตามการสั่นสะเทือนของอะตอมได้
ภาพหน้าปก: MIT
อ่านเพิ่มเติม:
ภารกิจยานโวเอเจอร์ 1 ที่เก่าแก่ที่สุดมีข้อผิดพลาดแปลกๆ ที่ไม่สามารถแก้ไขได้
กล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์ถ่ายภาพแรกของดาวพฤหัสบดี: แสดงเป้าหมายเคลื่อนที่ 9 ตัวพร้อมกัน
นักวิทยาศาสตร์พบ "กล่องแพนดอร่า" ในส่วนลึกของโลก: พลังงานจากที่นั่นหล่อเลี้ยงชีวิตบนโลก