원자의 양자 진동에는 특정 정보 집합이 포함되어 있습니다. 과학자들이 이러한 진동을 정확하게 측정하고 시간에 따른 변화를 표시할 수 있다면 원자 시계의 정확도를 최소 15배 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 진동이 다음을 나타낼 수 있는 원자 시스템의 양자 센서의 정확도를 향상시킬 수 있습니다. 암흑 물질의 존재, 중력파, 또는 우리가 아직 아무것도 모르는 새롭고 예상치 못한 현상.
과학자들의 길을 막는 가장 미세한 진동 측정의 주요 장애물은 이러한 원자 진동을 막는 우리 세계의 "소음"입니다. 그래서 매사추세츠 공과 대학의 과학자들은 양자 얽힘과 시간 역전이라는 두 가지 핵심 과정을 통해 입자를 보내 원자 진동의 양자 변화를 크게 증폭시키는 데 성공했습니다.
MIT 물리학자들은 입자가 시간을 거꾸로 움직이는 것처럼 행동하는 방식으로 양자 얽힌 원자를 조작했습니다. 연구원들이 원자 진동 테이프를 효과적으로 되감음에 따라 이러한 진동의 모든 변화는 쉽게 측정될 수 있는 방식으로 증폭되었습니다. 이 방법의 이름은 SATIN입니다.
그들의 새로운 연구를 위해 팀은 현대 원자 시계에 사용되는 두 가지 유형의 원자 중 하나인 400개의 극저온 이테르븀 원자를 연구했습니다. 그들은 열과 같은 대부분의 고전적 효과가 사라지고 원자의 거동이 양자 효과에 의해서만 결정되는 온도인 절대 영도 바로 위까지 원자를 냉각했습니다.
또한 흥미로운:
팀은 레이저 시스템을 사용하여 원자를 가둔 다음 파란색을 띤 "얽힘"으로 빛을 보내 원자가 상관 상태에서 진동하도록 했습니다. 그들은 얽힌 원자가 시간이 지남에 따라 진화하도록 한 다음 작은 자기장에 노출시켜 작은 양자 변화를 일으켜 원자의 집합적 진동을 약간 이동시켰다.
이러한 변화는 기존 측정 도구로는 감지할 수 없습니다. 대신 팀은 이 양자 신호를 증폭하기 위해 시간 역전을 적용했습니다. 이를 위해 그들은 마치 시간의 역방향으로 진화하는 것처럼 원자의 풀림을 자극하는 붉은 색조의 또 다른 레이저를 사용했습니다. 그런 다음 그들은 얽힌 상태로 돌아갈 때 입자의 진동을 측정하고 최종 단계가 초기 단계와 현저하게 다르다는 것을 발견했습니다. 이는 양자 변화가 전방 진화의 어딘가에서 발생했다는 명백한 증거입니다.
연구팀은 50~400개의 원자로 이루어진 구름으로 이 실험을 수천 번 반복했으며 매번 양자 신호의 예상 증폭을 관찰했습니다. 그것은 첫 번째 실험의 결과를 확인했습니다. 이 방법을 사용하면 원자 시계가 매우 정확하여 우주의 수명 동안 현재 우주 시간보다 20밀리초 미만이 될 것입니다.
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