Команда ученых из Физико-технического федерального ведомства Германии (PTB) представила новый тип сверхточных часов. Исследователи заменили одиночные атомы в стандартных атомных часах на запутанную пару ионов, что радикально повысило стабильность и скорость измерений. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physical Review Letters.
Как работают оптические часы
Любые часы измеряют время путем подсчета колебаний определенной эталонной частоты. Это может быть качающийся маятник на башне или вибрации кварцевого кристалла в современных электронных часах. Точность напрямую зависит от надежности этих колебаний: кварц вибрирует гораздо стабильнее маятника.
Оптические часы — это самые точные устройства для измерения времени, созданные человеком. В них используется лазер, настроенный на частоту перехода электрона между энергетическими уровнями в отдельном атоме или ионе. Ранее для таких часов требовалось длительное время измерения (интеррогации), что ограничивало их практическое применение.
Переопределение секунды
Немецким исследователям удалось преодолеть это ограничение с помощью явления квантовой запутанности. Они связали состояния двух ионов стронция таким образом, что измерение одного мгновенно определяет состояние другого. Это позволило увеличить время взаимодействия с лазером, подавить квантовый шум и довести стабильность часов до теоретического предела.
Помимо проверки законов фундаментальной физики, эта работа знаменует собой важный шаг в метрологии. Международное сообщество ученых готовится к возможному переопределению секунды на основе оптического перехода, и часы с квантовой запутанностью помогут создать новый глобальный стандарт времени.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в Китае создали новый лазер для ядерных часов.
