Физики создали атомные часы на квантовой запутанности

Согласно ученым, даже спустя 13 миллиардов лет это устройство отстанет лишь на 100 миллисекунд, сообщает Попмеханика.

На сегодняшний день атомные часы являются самыми точными хронометрами на Земле. Лучшие устройства такого типа за 15 миллиардов лет отстанут всего на секунду. Однако в будущем ученым могут понадобиться еще более точные хронометры для проведения исследований и контроля космических аппаратов. У обычных атомных часов есть предел точности измерения времени. Он ограничен квантовыми флуктуациями, которые мешают отслеживанию колебаний атомов.

Атомные часы используют лазеры, чтобы измерить частоту колебаний атомов. Период этих колебаний настолько стабилен, что его измерение позволяет отсчитывать время с невероятной точностью. Например, атом цезия-133 колеблется ровно 9 192 631 770 раз в секунду, а атомные часы, основанные на этом элементе, используются для расчета мирового времени.

Теперь физики смогли сделать такие хронометры еще более точными. Для этого ученые собрали облако из 350 охлажденных атомов иттербия-171, частота колебаний которого даже выше, чем у цезия-133, и поместили их в оптический резонатор. Затем на резонатор направили лазер, который позволил создать между атомами квантовую запутанность. Это значит, что теперь эти частицы стали связанными: при изменении состояния одного атома, автоматически изменялось состояние связанного с ним.

Как только атомы удалось запутать, ученые направили в облако второй лазер. С помощью него исследователи подсветили его, чтобы измерить среднюю частоту колебаний атомов. Оказалось, что квантовая запутанность увеличивает точность атомных часов в четыре раза. Согласно результатам работы, за 13,8 миллиарда лет такие устройства отстанут от эталонного времени меньше чем на 100 миллисекунд.