Время переосмыслить время: Квантовые атомные часы открывают новую эру хронометрии

Ученые из Калифорнийского технологического института предложили новый подход к повышению точности атомных часов с помощью квантовых вычислений. Исследование, опубликованное в журнале Nature Physics, раскрывает возможности одновременного использования нескольких атомных часов для более точного измерения времени.

Атомные часы, использующие резонансные частоты атомов для отсчета времени, постоянно совершенствуются, становясь все более точными. Однако, согласно новому исследованию, применение методов квантовых вычислений может значительно улучшить их работу.

Идея заключается в использовании нескольких часов, каждый из которых отсчитывает время с разной скоростью, что аналогично наличию часовой и минутной стрелок на обычных часах, но реализовано на атомном уровне. Ученые демонстрируют новый метод контроля электронного состояния отдельных атомов с высокой точностью, изменяя их положение в лазерном луче.

Эксперименты показали, что индивидуальное управление атомами позволяет каждому атому испытывать течение времени медленнее или быстрее в зависимости от их динамического положения относительно лазерного луча. Это открывает путь к созданию атомных часов нового поколения, которые будут работать с еще большей точностью благодаря использованию принципов квантовых вычислений.

Результаты исследования подчеркивают потенциал применения квантовых вычислительных техник в области метрологии и могут вдохновить на разработку других программируемых квантово-оптических часов, показывающих еще лучшие результаты.

Спустя несколько месяцев после предварительной публикации исследования, другая группа ученых под руководством Шимона Колковица из Беркли представила работу , в которой была реализована похожая концепция многострелочных часов, но с использованием другой техники. Что также подчеркивает преимущества использования более одних атомных часов для измерения времени.

Теперь исследователи стремятся использовать квантовую запутанность между отдельными атомами в каждых часах, чтобы каждая "стрелка" на их атомных часах стала еще более точной. Это должно улучшить работу часов и станет настоящим синтезом квантового компьютера и атомных часов.