Des physiciens de l'Université d'Oxford ont pour la première fois réussi à connecter deux horloges atomiques en utilisant l'intrication quantique. Cette avancée pourrait aider à rendre ces horloges si précises qu'elles commencent à approcher la limite fondamentale de précision fixée par la mécanique quantique.
Les horloges atomiques gardent l'heure en mesurant des modèles de vibrations atomiques incroyablement stables et prévisibles.
Par exemple, un atome de césium 133 vibrera exactement 9 192 631 770 fois par seconde, et ce nombre a été utilisé pour définir officiellement la seconde depuis 1967, établissant des normes de chronométrage nationales et internationales.
Mais il y a toujours place à l'amélioration. Les horloges atomiques optiques utilisant la lumière visible et des atomes comme l'ytterbium ont le potentiel de surpasser les horloges atomiques au césium, et maintenant les physiciens ont montré comment les rendre encore plus précises. Pour ce faire, vous devez utiliser un phénomène quantique inhabituel appelé intrication quantique.
Parfois, les particules peuvent devenir si étroitement liées les unes aux autres que la mesure ou la modification de l'une d'entre elles affectera instantanément son partenaire, quelle que soit la distance qui les sépare.
Théoriquement, deux particules peuvent se trouver sur des côtés opposés de l'Univers et en même temps s'affecter instantanément. Cette idée, comme vous le savez, a énervé Einstein lui-même, mais a été confirmée expérimentalement pendant des décennies.
Les physiciens du MIT ont déjà utilisé l'intrication quantique pour améliorer la précision des horloges atomiques en enchevêtrant un nuage d'atomes dans un seul appareil. Maintenant, l'équipe d'Oxford a emmêlé deux horloges atomiques distinctes à travers la pièce.
Chacune des horloges atomiques contenait un ion strontium. Ensuite, le faisceau laser est divisé en deux parties, puis chaque faisceau est modulé exactement de la même manière, puis envoyé à l'horloge atomique pour frapper l'ion strontium. Cela crée un enchevêtrement quantique entre les ions, même s'ils sont distants de 2 mètres.
Le résultat final a été le premier réseau quantique d'horloges atomiques complexes qui pourrait être utilisé pour mesurer le temps avec plus de précision que jamais. Les chercheurs ont réduit de moitié l'erreur de mesure.
En fait, ils disent que les réseaux complexes d'horloges atomiques peuvent dépasser la limite quantique standard (SQL), qui résulte de fluctuations quantiques aléatoires qui interfèrent avec les mesures.
De plus, la précision peut commencer à se rapprocher de la limite de Heisenberg, une limite stricte fixée par les lois mêmes de la physique quantique.
Cependant, cela n'est toujours pas réalisable pour la configuration spécifique utilisée, qui a été conçue pour les expériences d'informatique quantique.
Les scientifiques disent qu'un réseau spécialisé d'horloges atomiques intriquées quantiques pourrait commencer à explorer les mystères fondamentaux de la physique tels que les constantes fondamentales et même la matière noire.
Bien que notre résultat soit en grande partie une preuve de principe et que la précision absolue que nous obtenons soit inférieure de plusieurs ordres de grandeur à l'état de l'art, nous espérons que les méthodes présentées ici pourront un jour améliorer les systèmes actuels. a déclaré Raghavendra Srinivas, auteur de l'étude.
À un moment donné, nous aurons besoin d'intrication, car elle ouvre la voie à la précision ultime permise par la théorie quantique.
L'étude a été publiée dans la revue Nature.
2022-09-11 16:16:38
Auteur: Vitalii Babkin