Fyzici poprvé kvantově provázali optické atomové hodiny  
Britský tým z Oxfordu úspěšně kvantově provázal dvoje atomové hodiny, založené na iontu stroncia. Pomocí laserového paprsku je provázali na vzdálenost 2 metrů. Vznikla jednoduchá kvantová síť provázaných atomových hodin, což by v dohledné době mohlo vést k prolomení limitů pro přesnost měření času.
Tvůrčí chaos Laboratoře kvantových sítí. Kredit: University of Oxford.
Tvůrčí chaos Laboratoře kvantových sítí. Kredit: University of Oxford.

Atomové hodiny měří čas pomocí vibrací atomů, které jsou výjimečně stabilní. Například atom cesia-133 udělá ve standardních podmínkách přesně 9 192 631 770 oscilací za sekundu, ať se děje, co se děje. Právě tohle číslo se od roku 1967 používá pro oficiální definici sekundy, na kterou navazují mezinárodní i národní standardy měření.

 

Ultrapřesné atomové hodiny se stronciem. Kredit: Shimon Kolkowitz / UW–Madison.
Ultrapřesné atomové hodiny se stronciem. Kredit: Shimon Kolkowitz / UW–Madison.

Zní to fantasticky, ale stále je co zlepšovat. Optické atomové hodiny, které využívají viditelné světlo a atomy jako je ytterbium či stroncium, by mohly překonat cesiové atomové hodiny. Potvrzuje to i pozoruhodný úspěch týmu britských fyziků z Oxfordu, kterým se podařilo kvantově provázat optické atomové hodiny. Tým MIT již dříve zlepšil přesnost atomových hodin kvantovým provázáním (entanglement) oblaku atomů uvnitř jednoho zařízení.

 

Vedoucí výzkumu Raghavendra Srinivas z University of Oxford a jeho kolegové teď dokázali kvantově provázat dvoje atomové hodiny, které sice byly v jedné místnosti, ale dělila je vzdálenost 2 metrů. Oboje atomové hodiny přitom obsahovaly vždy jediný iont stroncia. Badatelé použili laserový paprsek, který rozdělili na dva a ty nové paprsky pak poslali zvlášť do atomových hodin, kde každý z nich zasáhl příslušný iont stroncia. Výsledkem bylo kvantové provázání těchto iontů.

 

Logo. Kredit: University of Oxford.
Logo. Kredit: University of Oxford.

Uvedeným postupem vznikla vůbec první kvantová síť provázaných atomových hodin. Taková síť může být použita k doposud nejvíce přesnému měření času. Srinivas s kolegy tímto způsobem snížili dosavadní nepřesnost podobných měření o faktor dvou. Jsou přesvědčeni, že kvantové sítě provázaných atomových hodin mohou prolomit Standard Quantum Limit (SQL), který je výsledkem náhodných kvantových fluktuací, komplikujících měření. Poté se začnou přibližovat Heisenbergovu limitu, který je dán zákonitostmi kvantové fyziky.

 

Se stávajícím experimentálním uspořádáním, které bylo původně navrženo pro experimenty s kvantovými výpočty, je samotný Heisenbergův limit nedosažitelný. Nicméně, taková specializovaná síť kvantově provázaných atomových hodin může podle autorů studie přispět ke zkoumání zásadních fyzikálních záhad dneška, včetně temné hmoty.

 

Literatura

New Atlas 9. 9. 2022.

Nature online 7. 9. 2022.

Datum: 12.09.2022
Tisk článku

Související články:

Nejpřesnější atomové hodiny všech dob jsou z kostky kvantového plynu     Autor: Stanislav Mihulka (06.10.2017)
S novými atomovými hodinami půjde měřit vlnění časoprostoru     Autor: Stanislav Mihulka (02.12.2018)
Ultrapřesné atomové hodiny měří obecnou relativitu v měřítku milimetrů     Autor: Stanislav Mihulka (23.10.2021)



Diskuze:

Překvápko

Jirka Naxera,2022-09-13 00:23:16

Tak ta stručná poznámka na konci o temné hmotě mě docela překvapila. Prvně jsem myslel, že jde o klasický popularizační šum, ale ne, v tomhle případě je na to odkaz i v samotné studii (kdo má zájem, zde https://www.researchgate.net/publication/356427210_A_quantum_network_of_entangled_optical_atomic_clocks i s obrázkem, ani Alice a Bob nechybí )
A opravdu kromě zmínky jsou tam i dva odkazy - jednak přehledový článek https://arxiv.org/abs/1710.01833 "Search for New Physics with Atoms and Molecules", a pak adresnější https://arxiv.org/abs/1311.1244 "Hunting for topological dark matter with atomic clocks", která se zabývá jednou třídou teorií temné hmoty (topologické defekty) - která sice není asi nejpopulárnější (nejsem expert tak mě berte s rezervou, ale na straně jedné většina inflačních modelů předpokládá mnohem větší naředění na cca jeden defekt na celý Vesmír, ze strany druhé Tully-Fisherova relace nějak ani po letech nechce zmizet, což by se nemuselo temné hmotě vůbec zamlouvat https://tritonstation.com/2022/03/22/are-there-credible-deviations-from-the-baryonic-tully-fisher-relation/. ) ale pokud už máme "metr", bylo by škoda ho nepoužít.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace