Kvanteoscillasjoner av atomer inneholder et visst sett med informasjon. Og hvis forskere kunne gjøre nøyaktige målinger av disse svingningene og plotte endringene deres over tid, så kunne de forbedre nøyaktigheten til atomklokken med minst 15 ganger, samt forbedre nøyaktigheten til kvantesensorer av atomsystemer hvis oscillasjoner kan indikere tilstedeværelsen av mørk materie, gravitasjonsbølger, eller til og med nye, uventede fenomener som vi fortsatt ikke vet noe om.
Hovedhindringen i måling av de fineste vibrasjoner, som står i veien for forskere, er "støyen" fra vår verden, som tetter disse atomvibrasjonene. Og slik klarte forskere fra Massachusetts Institute of Technology å forsterke kvanteendringer i atomvibrasjoner betydelig ved å sende partikler gjennom to nøkkelprosesser: kvantesammenfiltring og tidsreversering.
MIT-fysikere manipulerte kvantesammenfiltrede atomer på en slik måte at partiklene oppførte seg som om de beveget seg bakover i tid. Ettersom forskerne effektivt spole tilbake båndet av atomvibrasjoner, ble eventuelle endringer i disse vibrasjonene forsterket på en slik måte at de lett kunne måles. Metoden fikk navnet SATIN.
For sin nye studie studerte teamet 400 ultrakalde atomer av ytterbium, en av de to typene atomer som brukes i moderne atomklokker. De avkjølte atomene til like over absolutt null, temperaturer der de fleste klassiske effekter som varme forsvinner og atferden til atomer bestemmes utelukkende av kvanteeffekter.
Også interessant:
- Saab JAS 39 Gripen, som et alternativ for Air Force of Ukraine: vi finner ut hva slags fly det er
- James Webb-romteleskopet: 10 mål å observere
Teamet brukte et system med lasere for å fange atomene, og sendte deretter lys med en blåfarget "sammenfiltring" som fikk atomene til å oscillere i en korrelert tilstand. De lot de sammenfiltrede atomene utvikle seg over tid og utsatte dem deretter for et lite magnetfelt, som gjorde en liten kvanteendring, noe som forskjøv atomenes kollektive vibrasjoner litt.
Et slikt skifte vil være umulig å oppdage med eksisterende måleverktøy. I stedet brukte teamet tidsreversering for å forsterke dette kvantesignalet. For å gjøre dette brukte de en annen laser med en rød fargetone, som stimulerte oppløsningen av atomer, som om de utviklet seg i motsatt retning over tid. De målte deretter svingningene til partiklene da de vendte tilbake til deres sammenfiltrede tilstand og fant ut at deres siste fase var markant forskjellig fra deres innledende fase - klare bevis på at en kvanteendring hadde skjedd et sted i deres videre utvikling.
Teamet gjentok dette eksperimentet tusenvis av ganger med skyer på 50 til 400 atomer, hver gang de observerte forventet forsterkning av kvantesignalet. Det bekreftet resultatene fra de første eksperimentene. Denne metoden ville gjøre atomklokken så nøyaktig at den over universets levetid ville være mindre enn 20 millisekunder bak gjeldende universtid.
Du kan hjelpe Ukraina med å kjempe mot de russiske inntrengerne. Den beste måten å gjøre dette på er å donere midler til Ukrainas væpnede styrker gjennom Redd livet eller via den offisielle siden NBU.
Abonner på våre sider i Twitter og Facebook.
Les også: