Ученые задумали создать квантовые суперчасы

Используя возможности квантовой физики, исследователи утверждают, что они могли бы создать международную сеть атомных часов, которые намного более точны, чем любые часы, созданные до сих пор.

Используя возможности квантовой физики, исследователи утверждают, что они могли бы создать международную сеть атомных часов, которые намного более точны, чем любые часы, созданные до сих пор.

Это глобальное сцепление позволило бы государствам синхронизировать временные стандарты и улучшить космическую навигацию. Также подобные новации способны помочь исследованию фундаментальных концепций физики, таких как давно разыскиваемые гравитационные волны, которые, как считается, пульсируют сквозь пространство и время.

«Мы пытаемся быть немного предсказателями», заявил соавтор исследования, физик Эрик Кесслер из Гарвардского университета. „В принципе все стандартные компоненты уже продемонстрированы, и мы хотим представить то, что ждет нас впереди в случае слияния областей“.

Квантовые суперчасы Кесслер и его коллеги во главе с Михаилом Лукиным описали в издании Nature Physics.

Сцепленное время

Идея сочетает две популярных исследовательских тенденции. Первая: атомные часы, которые становятся более точными, когда ученые улучшают методы измерения сверхбыстрых колебаний в энергетических состояниях заряженных частиц или атомов. Вторая: квантовая сцепленность, при которой пары частиц становятся связанными, вследствие чего измерение состояния одной из них фактически определяет состояние и другой. Группа Лукина планирует взять несколько атомных часов и сформировать сцепленность атомов от одних часов к другим.

Представьте себе ряд из десяти спутников, вращающихся вокруг Земли, причем на каждом из них установлены собственные атомные часы. Один спутник, как центр сети, начал бы с подготовки частиц часов к состоянию сцепленности. Затем он соединился бы с соседним спутником, чтобы распространить сцепленность на него. В итоге вся серия соединилась бы в рамках единой квантовой сети.

Сцепленность совершенствует точность атомных часов, сокращая помехи при измерении. Таким образом, все часы в единой сети стали бы эффективней, чем каждые из них по отдельности. «Они вели бы себя так, словно у них у всех — единый маятник, обеспечивающий синхронизацию и повышенную точность», отметил Кесслер.

Более совершенное хронометрирование позволило бы глобальным финансовым рынкам работать практически в полной синхронности. Также сеть часов могла бы использоваться для улучшения работы спутников GPS, которые для точного определения местоположения опираются на временные стандарты. Другие более фундаментальные применения могли бы включать исследование эффектов общей теории относительности.

Все это звучит слишком хорошо для того, чтобы быть правдой. Дело в том, что подобные суперчасы пока далеки от действительности. И хотя определенные части часовой сети были изготовлены в лабораториях, предстоит сделать еще многое.