Време е за ново определяне на времето: квантовите атомни часовници поставят началото на нова ера в измерването на времето

Учени от Калифорнийския технологичен институт предложиха нов подход за подобряване точността на атомните часовници с помощта на квантови изчисления. Изследването, публикувано в списание Nature Physics, разкрива възможността за едновременно използване на няколко атомни часовника за по-точно измерване на времето.

Атомните часовници, които използват резонансните честоти на атомите, за да измерват времето, непрекъснато се усъвършенстват и стават все по-точни. Според новото изследване обаче използването на квантови изчислителни техники може значително да подобри тяхната ефективност.

Идеята е да се използват няколко часовника, всеки от които отброява времето с различна скорост. Това е подобно на наличието на часова и минутна стрелка в конвенционалния часовник, но реализирано на атомно ниво. Учените демонстрираха нов метод за контрол на електронното състояние на отделните атоми с висока точност чрез променяне на позицията им в лазерен лъч.

Експериментите показват, че индивидуалният контрол на атомите дава възможност на всеки атом да усеща как времето тече по-бавно или по-бързо в зависимост от динамичното му положение спрямо лазерния лъч. Това проправя пътя за ново поколение атомни часовници, които ще работят с още по-голяма прецизност чрез използване на принципите на квантовите изчисления.

Резултатите от изследването разкриват потенциала на квантовите изчислителни техники в областта на метрологията. Те могат да вдъхновят разработването на други програмируеми квантово-оптични часовници с още по-добри резултати.

Сега изследователите се стремят да използват квантовото заплитане между отделните атоми във всеки часовник. По този начин те ще направят всяка „стрелка“ на своите атомни часовници още по-точна. Това би трябвало да подобри производителността на часовника и да представлява истински хибрид на квантов компютър и атомен часовник.