量子糾纏可提升光學原子鐘精度

科技日報北京10月9日電(記者張佳欣)美國科羅拉多大學博爾德分校和美國國家標準與技術研究院的量子物理學家們,利用量子糾纏在原子和電子尺度上再現了一個充滿不同滴答聲“房間”的場景。這一成就可能為開發新型光學原子鐘鋪平道路。

科技日報北京10月9日電(記者張佳欣)美國科羅拉多大學博爾德分校和美國國家標準與技術研究院的量子物理學家們,利用量子糾纏在原子和電子尺度上再現了一個充滿不同滴答聲“房間”的場景。這一成就可能為開發新型光學原子鐘鋪平道路。相關研究成果9日發表在《自然》雜誌上。

光學原子鐘通過監測原子內部固有的“滴答”頻率來極其精確地追跡時間。儘管這些時鐘已經達到了極高的精度,但它們仍受到量子力學中固有不確定性的限制,這似乎給時鐘的精度設定了一個無法逾越的上限。然而,量子糾纏現象或許能够提供一種突破這種限制的新途徑。

當兩個粒子處於糾纏狀態時,對一個粒子的量測會瞬間影響另一個粒子的狀態,即便兩者相隔很遠也是如此。在實際應用中,這意味著在光學原子鐘中,被糾纏的原子不會像獨立個體那樣行為不可預測,而是表現得如同一個更大的單一實體,使得它們的行為更可預見。

此次研究團隊通過推動鍶原子,使其電子進入遠離原子核的高能級軌道,從而實現了量子糾纏。在這種狀態下,電子雲變得非常擴散,就像蓬鬆的棉花糖。如果讓幾個這樣的原子足够接近,它們之間的電子就會產生强烈的相互作用,形成糾纏態。研究人員嘗試構建了包含單個原子以及由兩個、四個和八個原子組成的糾纏群體的時鐘模型。

實驗結果顯示,在特定條件下,基於糾纏原子的時鐘表現出的不確定性,顯著低於傳統光學原子鐘,這意味著可以在更短的時間內達到相同的精度水准。更重要的是,這些新型時鐘甚至有望超越所謂的“標準量子極限”,而這是非糾纏系統理論上能達到的最佳精度極限。

這項研究不僅展示了量子科技如何提高計時精度,還為未來探索宇宙基本性質提供了新工具。

資料標籤:
本文標題: 量子糾纏可提升光學原子鐘精度
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1728555135401514
相关資料
咖啡因或有助改善心臟健康
科技日報訊(記者劉霞)據最新一期《風濕病學》雜誌發表的一項研究表明,多攝入一些咖啡因,或能為心臟健康加分。結果令人驚喜:攝入咖啡因的患者血管健康狀況更好。
標籤:
軟質電活性資料像電池一樣儲能
科技日報北京10月10日電(記者張佳欣)9日發表在《自然》雜誌上的一篇論文稱,美國西北大學資料科學家利用肽和塑膠中大分子的片段,開發出一種由微小、靈活的納米級絲帶組成的資料。這種柔軟、永續的電活性資料有望為醫療、可穿戴和人機界面設備提供新的
標籤:
磁電納米圓盤無創刺激大腦深部
科技日報北京10月10日電(記者張佳欣)據最新一期《自然·納米技術》雜誌報導,美國麻省理工學院的研究人員開發了一種新型磁電納米圓盤,為無創刺激大腦提供了一種新方法,有望替代傳統的植入式或基因改造療法。腦深部電刺激術(DBS)通過在目標大腦區
標籤:
科學家借助AI科技發現病毒“暗物質”
科技日報廣州10月10日電(記者龍躍梅通訊員朱嘉豪李建平)記者10日從中山大學獲悉,該校醫學院施莽教授團隊與阿裡雲李兆融團隊將人工智慧(AI)科技應用於病毒鑒定,發現了傳統研究方法未能發現的病毒“暗物質”,探索了病毒學研究的新路徑。在該研究
標籤: