Фізики з Масачусетського технологічного інституту розробили метод маніпулювання квантово
У дослідженні, опублікованому в Nature Physics,вчені вивчили 400 ультрахолодних атомів ітербію, одного з двох типів атомів, що використовуються в сучасному атомному годиннику. Вони охолодили атоми трохи вище за абсолютного нуля. За такої температури більшість класичних ефектів, таких як тепло, зникають, а поведінка атомів визначається виключно квантовими ефектами.
Камера установки з ультрахолодними атомами ітербію. Фото: Simone Colombo, MIT
Вчені використали систему лазерів для захопленняатомів, а потім посилали "заплутує" світло з блакитним відтінком, який змушував атоми коливатися в корелюваному стані. Вони дозволили заплутаним атомам розвиватися вперед у часі, а потім зазнали їх впливу невеликого магнітного поля. Воно внесло невелику квантову зміну, трохи змістивши колективні коливання атомів.
Таке зрушення було б неможливо виявити зза допомогою існуючих інструментів вимірювання, зазначають дослідники. Натомість фізики використовували звернення часу, щоб посилити цей квантовий сигнал. Для цього вони надіслали ще один лазерний промінь з червоним відтінком, який стимулював розплутування атомів, якби вони розвивалися у зворотному напрямку у часі.
Лазерна установка, використана для заплутування та розплутування атомів. Фото: Simone Colombo, MIT
Команда провела цей експеримент тисячі разів зхмарами від 50 до 400 атомів, щоразу спостерігаючи посилення квантового сигналу. Вчені виявили, що їхня заплутана система в 15 разів чутливіша за аналогічні незаплутані атомні системи.
Кожен тип атома вібрує з постійною частотою,яка за правильного виміру може бути дуже точним маятником, пояснюють автори роботи. Але в масштабі одного атома набирають чинності закони квантової механіки, і коливання атома змінюються. Тільки провівши безліч вимірів атома, вчені отримують оцінку реальних вібрацій.
Наприклад, у сучасному атомному годиннику фізикибагаторазово вимірюють коливання тисяч ультрахолодних атомів, щоб збільшити свої шанси отримання точних даних. Використовуючи підвищену чутливість квантово заплутаної системи, можна скоротити кількість вимірювань і підвищити точність атомних годинників та різних датчиків, що працюють на основі коливань атомів.
Зображення на обкладинці: MIT
Читати далі:
У найстарішій місії «Вояджер 1» стався дивний збій, який не вдається усунути
Телескоп «Джеймс Вебб» зробив перший знімок Юпітера: на ньому відразу 9 цілей, що рухаються.
Вчені знайшли «скриньку Пандори» у надрах Землі: енергія звідти живить життя на планеті