» » » Физики «обратили время вспять», чтобы измерить квантовые колебания атомов

Физики «обратили время вспять», чтобы измерить квантовые колебания атомов

Изображение: MIT

Исследователи использовали квантовую запутанность, чтобы «обратить время вспять», усилить и измерить квантовые колебания атомов. Новая техника повысит точность атомных часов и квантовых датчиков для обнаружения темной материи или гравитационных волн, пишет «Хайтек».

Физики из Массачусетского технологического института разработали метод манипулирования квантово запутанными атомами таким образом, что частицы вели себя так, как если бы они двигались в обратном направлении во времени. Раскручивание «ленты времени» назад усиливало изменения в колебаниях и упрощало измерения.

В исследовании, опубликованном в Nature Physics, ученые изучили 400 ультрахолодных атомов иттербия, одного из двух типов атомов, используемых в современных атомных часах. Они охладили атомы чуть выше абсолютного нуля. При такой температуре большинство классических эффектов, таких как тепло, исчезают, а поведение атомов определяется исключительно квантовыми эффектами.

 Камера установки с ультрахолодными атомами иттербия. Фото: Simone Colombo, MIT

Ученые использовали систему лазеров для захвата атомов, а затем посылали «запутывающий» свет с голубоватым оттенком, который заставлял атомы колебаться в коррелированном состоянии. Они позволили запутанным атомам развиваться вперед во времени, а затем подвергли их воздействию небольшого магнитного поля. Оно внесло небольшое квантовое изменение, незначительно сместив коллективные колебания атомов.

Такой сдвиг было бы невозможно обнаружить с помощью существующих инструментов измерения, отмечают исследователи. Вместо этого физики использовали обращение времени, чтобы усилить этот квантовый сигнал. Для этого они послали еще один лазерный луч с красным оттенком, который стимулировал распутывание атомов, как если бы они развивались в обратном направлении во времени.

 Лазерная установка, использованная для запутывания и распутывания атомов. Фото: Simone Colombo, MIT

Команда провела этот эксперимент тысячи раз с облаками от 50 до 400 атомов, каждый раз наблюдая усиление квантового сигнала. Ученые обнаружили, что их запутанная система в 15 раз более чувствительна, чем аналогичные незапутанные атомные системы. 

Каждый тип атома вибрирует с постоянной частотой, которая при правильном измерении может служить очень точным маятником, объясняют авторы работы. Но в масштабе одного атома вступают в силу законы квантовой механики, и колебания атома меняются. Только проведя множество измерений атома, ученые получают оценку его реальных вибраций.

Например, в современных атомных часах физики многократно измеряют колебания тысяч ультрахолодных атомов, чтобы увеличить свои шансы на получение точных данных. Используя повышенную чувствительность квантово запутанной системы, можно сократить количество измерений и повысить точность атомных часов и различных датчиков, работающих на основе колебаний атомов.



ДРУГИЕ НОВОСТИ

Комментарии

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ / КОММЕНТИРУЕМОЕ
  1. Обнаружена первая 2D-система, в которой находится новая фаза жидкости
  2. В Мьянме родился редкий белый слон с необычными глазами и спиной
  3. В смартфонах появится новая память
  4. На Большом адронном коллайдере впервые применили квантовое машинное обучение
  5. iPad вслед за iPhone лишится разъема для наушников
  6. Xiaomi выпустила умные очки
  7. «Температурный апокалипсис»: в Британии 40,2°С, это рекорд. Европа охвачена пожарами
  8. Найден 100-процентный способ диагностики COVID-19
  9. В Беларуси определен порядок для водителей на обязательное медицинское переосвидетельствование
  10. Новый альбом Бейонсе стал самым прослушиваемым в Spotify
Что изменится для белорусов в июле
Что изменится для белорусов в июле
Традиционно в середине июля белорусам предстоит пережить множество нововведений, изменений и дополнений. Читать далее
В каких случаях водитель должен брать с собой медсправку?
В каких случаях водитель должен брать с собой медсправку?
Новшества касаются в том числе и перечня документов, которые обязан возить с собой водитель. Читать далее
Заграничные покупки и посылки. Какие лимиты и нормы на ввоз сейчас действуют
Заграничные покупки и посылки. Какие лимиты и нормы на ввоз сейчас действуют
Пандемия коронавируса и закрытые границы заставили многих белорусов забыть о заграничном шопинге. Но есть надежды, что в этом Читать далее
Все новости
Галерея