Британские ученые в недавнем исследовании измерили разность частот у двух оптических атомных часов на основе запутанных ионов стронция и доказали, что такие измерения будут более точными по сравнению с измерениями на одиночных или незапутанных часах.
Атомные часы, несмотря на свое название, мало чем схожи с обычными хронометрами, которые мы носим на руках или вешаем у себя в комнате. Такой прибор в первую очередь нацелен на точное измерение частоты и используется для навигации – в космосе и на земле.
Традиционные атомные часы обычно полагаются на возбуждение атомов на точных частотах — в оптических же часах используется сеть лазерных лучей для захвата и изоляции отдельных атомов, что позволяет ученым производить более надежные измерения.
Однако и в случае с оптическими атомными часами на точность могут влиять шумы, особенно флуктуации фазы лазера. Немало более ранних исследований было сосредоточено на том, чтобы это влияние минимизировать – в частности и путем многократного измерения частоты. Этот подход, к сожалению, сталкивается с погрешностью, вносимой однократным измерением и обусловленной стандартным квантовым пределом, то есть влиянием измерения на сам объект.
У команды физиков из Оксфордского университета под руководством Кристофера Балланса и Дэвида Лукаса возникла идея сначала запутать атомные часы и уже тогда измерить разность их частот лазером. Ранее группе уже удавалось добиться запутанности часов на микроскопическом расстоянии, однако на этот раз часы разделяло около двух метров, и оказалось, что это не предел.
Потенциал исследования огромен: чем точнее человечеству удастся измерить ход времени, тем больше шансов у нас появится разгадать величайшие тайны вселенной. К примеру, если удастся создать огромную сеть атомных часов и распространить их в космосе — возможно получится сформировать своеобразное перевернутое изображение Вселенной и обнаружить темную материю в реальном времени.
Полезность такой сети уже рассматривали исследователи США и Канады еще в 2014 году, подробно описав в своей статье поиск темной материи на основе синхронизированных атомных часов:
«Когда протяженный объект темной материи пройдет через сеть, первоначально синхронизированные часы рассинхронизируются. Именно расхождение во времени между разделенными пространством часами продемонстрирует отчетливую сигнатуру, «кодирующую пространственную структуру дефекта и силу его взаимодействия с атомами».
Если темная материя действительно существует, недавний прорыв команды Оксфорда может стать важнейшим шагом к ее обнаружению. Однако и в случае ее отсутствия, повышение точности атомных часов будет полезным во многих отраслях.
Источник: Thenextweb, Nature