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新的纠缠技术可以使原子钟更准确

2019-08-03     来源:河北日报数字报         内容标签:新的,纠缠,技术,可以使,原子钟,更,准确,此,

导读:此图像说明了大量原子的纠缠。这些原子以紫色显示,相互纠缠在一起。研究人员开发出一种新技术,可以用一个光子将数千个原子缠绕在一起,为一类新的纠缠态打开了大门。麻省理

此图像说明了大量原子的纠缠。这些原子以紫色显示,相互纠缠在一起。

研究人员开发出一种新技术,可以用一个光子将数千个原子缠绕在一起,为一类新的纠缠态打开了大门。

麻省理工学院和贝尔格莱德大学的物理学家开发出一种新技术,只需一个光子即可成功地缠绕3,000个原子。今天在“自然”杂志上发表的结果代表了实验中相互纠缠的最大数量的粒子。

研究人员表示,该技术提供了一种逼真的方法来产生大量纠缠原子,这些都是实现更精确的原子钟的关键组件。

“你可以说单个光子不可能改变3000个原子的状态,但这个光子确实存在。它建立了你之前没有的相关性,“rdquo;麻省理工学院物理系的LesterWolfe教授和该论文的资深作者VladanVuletic说。“我们基本上开辟了一类新的纠缠状态,但还有更多的新课程需要探索。“

Vuletic的论文合作者是RobertMcConnell,张浩,麻省理工学院的胡家忠,以及贝尔格莱德大学的SenkaCuk。

原子纠缠和计时

纠缠是一种奇怪的现象:正如理论所说,两个或者更多的粒子可以以这样的方式相关联:对一个粒子的任何变化将同时改变另一个,无论它们可能有多远。例如,如果纠缠对中的一个原子以某种方式顺时针旋转,则另一个原子会立即被逆时针旋转,即使这两个原子可能在物理上相隔数千英里。

这种现象物理学家阿尔伯特·爱因斯坦(AlbertEinstein)曾经称之为“远距离幽灵行动”的物质主义者纠缠在一起。不是由经典物理定律描述,而是由量子力学描述,它解释了粒子在纳米尺度上的相互作用。在如此微小的尺度上,已知粒子如原子在宏观尺度上与物质的行为不同。

科学家一直在寻找不仅可以纠缠成对,而且可以纠缠大量原子的方法。这种集合可以成为强大的量子计算机和更精确的原子钟的基础。后者是Vuletic团队的动力。

今天最好的原子钟是基于被困原子云中的自然振荡。当原子振荡时,它们起到钟摆的作用,保持稳定的时间。时钟内的激光束,通过原子云,可以探测原子。振动,最终决定一秒的长度。

“今天的时钟非常惊人,“rdquo;Vuletic说。“如果他们自大爆炸以来跑了他们将不到一分钟—那就是今天存在的最佳时钟的稳定性。我们希望进一步发展。”

随着越来越多的原子在云中振荡,原子钟的准确性会提高。传统的原子钟’精度与原子数的平方根成正比:例如,原子数为9倍的时钟只有准确度的三倍。如果这些相同的原子被纠缠在一起,那么时钟的精度可能与原子数成正比-—在这种情况下,准确率是9倍。然后,纠缠粒子的数量越大,原子钟的计时就越好。

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