Атомные часы сделали более точными при помощи квантовых "котов Шредингера"

В перспективе, это позволит создать еще более точные атомные часы, которые можно будет применять для замеров силы гравитации и наблюдений за другими процессами в окружающем мире.

ТАСС, 9 октября. Физики из США и Франции разработали подход, позволяющий использовать квантовые состояния, аналогичные по своим свойствам "коту Шредингера", для повышения точности работы атомных часов. Об этом сообщила пресс-служба Университета штата Колорадо (UCBoulder).

"Мы впервые продемонстрировали, что данный подход позволяет достичь, а в перспективе - также и обойти квантовый предел по точности замеров, что является главной целью для всех разработчиков атомных часов. Нам удалось этого добиться, несколько раз разбив замеряемое время на наборы из все более коротких отрезков", - заявил профессор UCBoulder Адам Кауфман, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Исследователи уже много лет работают над созданием все более точных атомных часов, позволяющих замерять время по тому, с какой скоростью атомы стронция, цезия, иттербия и некоторых других элементах "переключаются" между энергетическими состояниями при облучении лазером. Скорость этих переключений зависит исключительно от внутреннего устройства атомов, чем физики пользуются для максимально точного отсчета времени.

Быстрый рост качества работы атомных часов привел к тому, что сейчас физики приблизились к так называемому стандартному квантовому пределу - фундаментальному ограничению в точности замеров, которое накладывается принципом неопределенности Гейзенберга. Существование этого предела связано с тем, что физики могут точно измерить или положение атома и любой другой квантовой частицы, или же скорость ее движения.

Исследователи выяснили, что этот лимит можно обойти, если использовать в атомных часах набор из нескольких "запутанных" атомов стронция-88, которые похожи по своим квантовым свойствам на "кота Шредингера. Это проявляется в том, что при проведении замеров все "запутанные" атомы будут приобретать одно из двух возможных квантовых состояний, которые являются аналогами "живого" и "мертвого" кота из мысленного эксперимента 1935 года.

Проведенные учеными опыты показали, что комбинация из четырех и более атомов стронция, "запутанных" подобным образом, позволяет значительным образом снизить уровень погрешностей замеров и выйти на точность замеров колебаний, сопоставимый с стандартным квантовым пределом. В перспективе, это позволит создать еще более точные атомные часы, которые можно будет применять для замеров силы гравитации и наблюдений за другими процессами в окружающем мире.

О коте Шредингера

"Кот Шредингера" представляет собой "участника" мысленного эксперимента, который был сформулирован в 1935 году Эрвином Шредингером. Для демонстрации абсурдности квантовой механики он предложил поместить в закрытый ящик кота и механизм, открывающий емкость с ядом в случае распада радиоактивного атома.

Это событие может произойти в любой произвольный момент времени, после чего животное погибнет, однако ученые не могут предугадать этого или узнать, что кот умер, не открыв ящик. По этой причине, кот будет одновременно и живым, и мертвым, если рассматривать эту ситуацию в соответствии с принципами квантовой физики. Корректность этого предположения была тысячи раз доказана физиками для большого числа разных квантовых объектов.