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利用量子糾纏提升光學(xué)原子鐘精度

發(fā)布:cyqdesign 2024-10-10 21:43 閱讀:282

想象一下,走進一個房間,墻上掛著幾個不同的老爺鐘,每個老爺鐘都以不同的速度滴答作響。美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的量子物理學(xué)家們,利用量子糾纏在原子和電子尺度上再現(xiàn)了一個充滿不同滴答聲“房間”的場景。這一成就可能為開發(fā)新型光學(xué)原子鐘鋪平道路。相關(guān)研究成果9日發(fā)表在《自然》雜志上。

光學(xué)原子鐘通過監(jiān)測原子內(nèi)部固有的“滴答”頻率來極其精確地追蹤時間。盡管這些時鐘已經(jīng)達到了極高的精度,但它們?nèi)允艿搅孔恿W(xué)中固有不確定性的限制,這似乎給時鐘的精度設(shè)定了一個無法逾越的上限。然而,量子糾纏現(xiàn)象或許能夠提供一種突破這種限制的新途徑。

研究人員正在檢查美國實驗天體物理聯(lián)合研究所(JILA)的光學(xué)原子鐘。

當(dāng)兩個粒子處于糾纏狀態(tài)時,對一個粒子的測量會瞬間影響另一個粒子的狀態(tài),即便兩者相隔很遠也是如此。在實際應(yīng)用中,這意味著在光學(xué)原子鐘中,被糾纏的原子不會像獨立個體那樣行為不可預(yù)測,而是表現(xiàn)得如同一個更大的單一實體,使得它們的行為更可預(yù)見。

此次研究團隊通過推動鍶原子,使其電子進入遠離原子核的高能級軌道,從而實現(xiàn)了量子糾纏。在這種狀態(tài)下,電子云變得非常擴散,就像蓬松的棉花糖。如果讓幾個這樣的原子足夠接近,它們之間的電子就會產(chǎn)生強烈的相互作用,形成糾纏態(tài)。研究人員嘗試構(gòu)建了包含單個原子以及由兩個、四個和八個原子組成的糾纏群體的時鐘模型。

實驗結(jié)果顯示,在特定條件下,基于糾纏原子的時鐘表現(xiàn)出的不確定性,顯著低于傳統(tǒng)光學(xué)原子鐘,這意味著可以在更短的時間內(nèi)達到相同的精度水平。更重要的是,這些新型時鐘甚至有望超越所謂的“標(biāo)準(zhǔn)量子極限”,而這是非糾纏系統(tǒng)理論上能達到的最佳精度極限。

這項研究不僅展示了量子技術(shù)如何提高計時精度,還為未來探索宇宙基本性質(zhì)提供了新工具。

相關(guān)鏈接:https://phys.org/news/2024-10-quantum-physicists-entanglement-precision-optical.html

論文鏈接:https://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-07913-z

關(guān)鍵詞: 量子糾纏原子鐘
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最新評論

yasimin 2024-10-12 09:05
學(xué)習(xí)一下
churuiwei 2024-10-12 09:06
美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的量子物理學(xué)家們
小王加油 2024-10-12 09:11
打破現(xiàn)有時間分辨率!
jabil 2024-10-12 09:17
Nice information about it
sgsmta 2024-10-12 09:41
利用量子糾纏提升光學(xué)原子鐘精度
jeremiahchou 2024-10-12 09:58
實驗結(jié)果顯示,在特定條件下,基于糾纏原子的時鐘表現(xiàn)出的不確定性,顯著低于傳統(tǒng)光學(xué)原子鐘,這意味著可以在更短的時間內(nèi)達到相同的精度水平。更重要的是,這些新型時鐘甚至有望超越所謂的“標(biāo)準(zhǔn)量子極限”,而這是非糾纏系統(tǒng)理論上能達到的最佳精度極限。 "`1bA"E  
宿命233 2024-10-12 11:09
利用量子糾纏提升光學(xué)原子鐘精度
banxiauuu 2024-10-12 11:35
利用量子糾纏提升光學(xué)原子鐘精度
qyzyq37jason618 2024-10-12 13:07
利用量子糾纏提升光學(xué)原子鐘精度
楊森 2024-10-12 13:48
利用量子糾纏提升光學(xué)原子鐘精度
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