I fisici dell'Università di Oxford hanno collegato per la prima volta con successo due orologi atomici usando l'entanglement quantistico. Questo progresso potrebbe aiutare a rendere questi orologi così accurati da iniziare ad avvicinarsi al limite fondamentale di precisione fissato dalla meccanica quantistica.
Gli orologi atomici tengono il tempo misurando modelli di vibrazione atomica incredibilmente stabili e prevedibili.
Ad esempio, un atomo di cesio-133 vibrerà esattamente 9.192.631.770 volte al secondo e questo numero è stato utilizzato per definire ufficialmente il secondo dal 1967, stabilendo standard di cronometraggio nazionali e internazionali.
Ma c'è sempre spazio per migliorare. Gli orologi atomici ottici che utilizzano la luce visibile e atomi come l'itterbio hanno il potenziale per superare gli orologi atomici al cesio e ora i fisici hanno mostrato come renderli ancora più accurati. Per fare ciò, è necessario utilizzare un fenomeno quantistico insolito chiamato entanglement quantistico.
A volte le particelle possono diventare così intrecciate tra loro che la misurazione o la modifica di una di esse influenzerà istantaneamente il suo partner, non importa quanto distanti possano essere.
Teoricamente, due particelle possono trovarsi ai lati opposti dell'Universo e allo stesso tempo influenzarsi istantaneamente a vicenda. Questa idea, come sapete, ha innervosito lo stesso Einstein, ma è stata confermata sperimentalmente per decenni.
I fisici del MIT hanno precedentemente utilizzato l'entanglement quantistico per migliorare la precisione degli orologi atomici impigliando una nuvola di atomi in un unico dispositivo. Ora il team di Oxford ha aggrovigliato due distinti orologi atomici l'uno con l'altro dall'altra parte della stanza.
Ciascuno degli orologi atomici conteneva uno ione stronzio. Successivamente, il raggio laser viene diviso in due parti, quindi ogni raggio viene modulato esattamente allo stesso modo e quindi inviato all'orologio atomico per colpire lo ione stronzio. Questo crea un entanglement quantistico tra gli ioni, anche se sono a 2 metri di distanza.
Il risultato finale è stata la prima rete quantistica di intricati orologi atomici che potrebbe essere utilizzata per misurare il tempo in modo più accurato che mai. I ricercatori hanno ridotto della metà l'errore di misurazione.
In effetti, affermano che le intricate reti di orologi atomici possono superare il limite quantico standard (SQL), che risulta da fluttuazioni quantistiche casuali che interferiscono con le misurazioni.
Inoltre, l'accuratezza potrebbe iniziare ad avvicinarsi al limite di Heisenberg, un limite rigido fissato dalle stesse leggi della fisica quantistica.
Tuttavia, ciò non è ancora realizzabile per la configurazione specifica utilizzata, progettata per esperimenti di calcolo quantistico.
Gli scienziati affermano che una rete specializzata di orologi atomici quantistici potrebbe iniziare a esplorare i misteri della fisica di base come le costanti fondamentali e persino la materia oscura.
Sebbene il nostro risultato sia in gran parte una prova di principio e l'accuratezza assoluta che otteniamo è di diversi ordini di grandezza inferiore allo stato dell'arte, speriamo che i metodi mostrati qui possano un giorno migliorare i sistemi attuali. ha detto Raghavendra Srinivas, autore dello studio.
Ad un certo punto, avremo bisogno dell'entanglement, poiché fornisce un percorso verso la massima precisione consentita dalla teoria quantistica.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.
2022-09-11 16:16:38
Autore: Vitalii Babkin