Как оксфордские физики запутали оптические атомные часы
13.09.2022 283 0
Физики из Оксфордского университета недавно опубликовали результаты умопомрачительного эксперимента, в ходе которого они запутали атомные часы на рекордном расстоянии в два метра.
Атомные часы широко используются с 1950-х годов. Они применяются в самых разных областях - от управления справедливостью на фондовом рынке до обеспечения навигации космических кораблей на экстремальных скоростях.
В эксперименте оксфордской команды использовалась относительно новый инструментарий - оптические атомные часы.
Если традиционные атомные часы обычно основаны на возбуждении атомов на точных частотах (облучении их микроволнами), то оптические часы используют решетку из лазерных лучей для улавливания и изоляции отдельных атомов.
При использовании оптической техники исследователи измеряют атомные переходы, излучающие свет, в отличие от тех, которые «производят» микроволны. Это позволяет физикам проводить более надежные измерения.
Эксперимент оксфордской команды интересен тем, что они запутали двое отдельных атомных часов на расстоянии около двух метров.
Оксфордские физики сумели запутать 2 оптических атомных часов
По сути, оксфордским ученым удалось создать сеть из двух узлов атомных часов на очень полезном расстоянии, которое теоретически может быть увеличено.
Более того, гипотетически не существует ограничений на количество или тип узлов, которые могут быть добавлены в созданную квантовую сеть.
В настоящее время физики используют математический консенсус между десятками атомными часами для получения наиболее точных измерений. Но запутанные часы теоретически способны обеспечить гораздо большую точность.
Если мы сможем разработать массивную сеть атомных часов, которые будут ориентированы в открытый космос, мы сможем получать своего рода обратное изображение Вселенной. То есть воспользоваться своего рода «машиной времени», но в ином, не в фантастическом варианте.
Во время встречи с протяженным объектом из темной материи, когда она проносится через сеть, первоначально синхронизированные часы станут десинхронизированными. Ожидается, что расхождения во времени между пространственно разнесенными часами будут иметь четкую сигнатуру, кодирующую пространственную структуру дефекта и силу его взаимодействия с атомами
Другими словами: если темная материя существует, то недавний прорыв оксфордской команды может стать нашей лучшей зацепкой.
И, что самое приятное, у этого исследования не так уж много минусов. Даже если теория темной материи не подтвердится, существует бесчисленное множество иных применений точных атомных часов.
Атомные часы широко используются с 1950-х годов. Они применяются в самых разных областях - от управления справедливостью на фондовом рынке до обеспечения навигации космических кораблей на экстремальных скоростях.
В эксперименте оксфордской команды использовалась относительно новый инструментарий - оптические атомные часы.
Если традиционные атомные часы обычно основаны на возбуждении атомов на точных частотах (облучении их микроволнами), то оптические часы используют решетку из лазерных лучей для улавливания и изоляции отдельных атомов.
При использовании оптической техники исследователи измеряют атомные переходы, излучающие свет, в отличие от тех, которые «производят» микроволны. Это позволяет физикам проводить более надежные измерения.
Эксперимент оксфордской команды интересен тем, что они запутали двое отдельных атомных часов на расстоянии около двух метров.
Оксфордские физики сумели запутать 2 оптических атомных часов
Согласно исследовательской работе команды:
- измерения на независимых системах ограничены стандартным квантовым пределом;
- измерения на запутанных системах могут превзойти стандартный квантовый предел и достичь предельной точности, допускаемой квантовой теорией - предела Гейзенберга.
История атомной запутанности
Ученые успешно запутали атомные часы на микроскопическом уровне, но, насколько нам известно, это самое большое расстояние, на котором когда-либо были запутаны две оптические атомные системы.По сути, оксфордским ученым удалось создать сеть из двух узлов атомных часов на очень полезном расстоянии, которое теоретически может быть увеличено.
Более того, гипотетически не существует ограничений на количество или тип узлов, которые могут быть добавлены в созданную квантовую сеть.
В настоящее время физики используют математический консенсус между десятками атомными часами для получения наиболее точных измерений. Но запутанные часы теоретически способны обеспечить гораздо большую точность.
Потенциальная "машина времени"
Потенциал данного исследования огромен. Чем точнее мы сможем измерить ход времени, тем ближе мы подойдем к разгадке некоторых величайших тайн Вселенной.Если мы сможем разработать массивную сеть атомных часов, которые будут ориентированы в открытый космос, мы сможем получать своего рода обратное изображение Вселенной. То есть воспользоваться своего рода «машиной времени», но в ином, не в фантастическом варианте.
Темная материя может оказаться зацепкой
Американские и канадские исследователи предсказали полезность такой сети в работе 2014 года, гдей подробно описывался детектор темной материи, основанный на синхронизированных атомных часах:Во время встречи с протяженным объектом из темной материи, когда она проносится через сеть, первоначально синхронизированные часы станут десинхронизированными. Ожидается, что расхождения во времени между пространственно разнесенными часами будут иметь четкую сигнатуру, кодирующую пространственную структуру дефекта и силу его взаимодействия с атомами
Другими словами: если темная материя существует, то недавний прорыв оксфордской команды может стать нашей лучшей зацепкой.
И, что самое приятное, у этого исследования не так уж много минусов. Даже если теория темной материи не подтвердится, существует бесчисленное множество иных применений точных атомных часов.
| |