原子的量子振荡包含一组特定的信息。 如果科学家能够准确测量这些振荡并绘制出它们随时间的变化，那么他们就可以将原子钟的精度提高至少 15 倍，并提高原子系统的量子传感器的精度，其振荡可以指示暗物质、引力波的存在，甚至是我们仍然一无所知的新的、意想不到的现象。
阻碍科学家进行测量的最细微振动的主要障碍是我们世界的“噪音”，它阻碍了这些原子振动。 因此，麻省理工学院的科学家们设法通过两个关键过程发送粒子来显着放大原子振动中的量子变化：量子纠缠和时间反转。
麻省理工学院的物理学家以这样一种方式操纵量子纠缠原子，使粒子表现得好像它们在时间上倒退一样。 当研究人员有效地倒带原子振动时，这些振动的任何变化都会以一种易于测量的方式被放大。 该方法被命名为 SATIN。
在他们的新研究中，该团队研究了 400 个镱超冷原子，镱是现代原子钟中使用的两种原子之一。 他们将原子冷却到刚好高于绝对零温度，在这个温度下，大多数经典效应（如热）消失，原子的行为完全由量子效应决定。
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该团队使用激光系统捕获原子，然后发出带有“缠结”蓝色调的光，使原子在相关状态下振荡。 他们让纠缠的原子及时演化，然后将它们暴露在一个小磁场中，磁场产生了一个小的量子变化，略微改变了原子的集体振动。
现有的测量工具无法检测到这种转变。 相反，该团队应用时间逆转来放大这个量子信号。 为此，他们使用了另一种带有红色调的激光，它刺激了原子的分解，就好像它们在时间上倒退一样。 然后，他们测量了粒子回到纠缠状态时的振荡，发现它们的最终阶段与初始阶段明显不同——这是它们向前演化过程中某个地方发生了量子变化的明确证据。
该团队用 50 到 400 个原子的云重复了这个实验数千次，每次都观察到量子信号的预期放大。 这证实了第一次实验的结果。 这种方法将使原子钟如此精确，以至于在宇宙的整个生命周期中，它都会比当前宇宙时间晚不到 20 毫秒。
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