Эксперимент по запутыванию атомных часов

11.09.2022

Физики впервые "запутали" два оптических атомных часа.

Этот прорыв может стать способом выйти за пределы даже самых передовых текущих ограничений хронометража, а также стать фантастическим инструментом в захватывающей области квантовых вычислений: квантовой криптографии.

Атомные часы используются в качестве хронометров, измеряя резонансные частоты атомов, когда их электроны переключаются между энергетическими уровнями. Традиционно это делалось с использованием атомов цезия и микроволн, но с 2000 года стали применяться новые атомы, использующие видимый свет. Это оптические атомные часы, в которых используются такие элементы, как иттербий, ртуть и стронций.

Оптические атомные часы недавно были использованы, чтобы добиться впечатляющих успехов в точном хронометрировании. Они в 100 раз точнее традиционных цезиевых атомных часов. Настолько точны, что вскоре их можно будет использовать для переопределения второго . Но и у них есть свои ограничения. Особенно, когда требуется несколько часов.

Эти оптические часы настолько точны, что позволяют проверять небольшие изменения гравитации, как для проверки таких теорий, как теория относительности, так и для изучения того, что на самом деле находится у нас под ногами. Однако эти подходы требуют сравнения разных часов, и точность этих измерений для независимых устройств будет зависеть от стандартного квантового предела. Синхронизировать два атомных часа сложно, потому что даже простое их измерение может привести к их изменению и ошибкам. Но есть способ сделать меньше измерений, и именно здесь происходит квантовая "магия".

Запутывание атомов в двух часах позволяет достичь предельной точности, допускаемой квантовой теорией, предела Гейзенберга. Исследователи сообщают о возможности сделать это в системе, состоящей из двух часов, скоторые состоят из одного атома стронция, каждые на расстоянии 2 м друг от друга. Они уменьшили неопределенность в 1,4 раза.

Запутанность - особое состояние, в котором частицы, которые мы считаем отдельными, ведут себя как часть единой системы. Изменение одного ведет к мгновенному изменению другого, независимо от расстояния. Тот факт, что это теоретически может произойти между двумя частицами на каждом конце Вселенной, вызывает у многих ученых тревожное чувство. Эйнштейн назвал это "жутким действием на расстоянии". Но это не причинная связь: частицы находятся в едином запутанном состоянии, поэтому, делая что-то с одной частицей (например, наблюдая), вы на самом деле воздействуете на все состояние, даже если оно простирается на миллиарды световых лет.

<< Назад: Новый рекорд длительности термоядерного синтеза 12.09.2022

>> Вперед: Сверхточная рентгеновская система для аэропортов 10.09.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Электростимуляция мозга улучшает когнитивные способности 05.06.2023 Американские исследователи провели метаанализ 102 научных работ, посвященных влиянию неинвазивной электростимуляции мозга, и пришли к выводу, что процедура улучшает когнитивные способности как у здоровых взрослых, так и у пожилых и пациентов с нейропсихическими расстройствами. Ритмические колебания нейрональной активности мозга являются одним из наиболее характерных факторов, связанных с когнитивными способностями. Нарушения этих колебаний связаны с различиями в умственных способностях между людьми, а также с такими отклонениями как расстройства аутистического спектра или шизофрения. В некоторых случаях удается нормализовать эту мозговую активность посредством электростимуляции мозга переменным током транскраниально - снаружи через скальп и череп. Эта методика лечения активно изучается в последние годы, но данные по ее эффективности разрознены. Объединить их и сделать выводы принялись ученые Бостонского университета с американскими коллегами. Исследователи проанализировали результаты 102 научных работ, посвященных теме транскраниальной электростимуляции, в которых в общей сложности приняли участие 2893 взрослых добровольцев. Среди участников были как здоровые, так и пациенты с депрессией, шизофренией, нарушением когнитивных функций и другими нейропсихическими расстройствами. Выяснилось, что процедура умеренно улучшает такие аспекты когнитивных функций, как рабочая и долговременная память, внимание, интеллект и исполнительные функции. Причем результат касался как участников с отклонениями, так и здоровых, в том числе пожилых людей. Поэтому исследование предоставляет новые доводы в пользу дальнейших изучений возможности использования транскраниальной электростимуляции для улучшения умственных способностей у людей.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025