دانشمندان دانشگاه اینسبروک و موسسه اپتیک کوانتومی و اطلاعات کوانتومی (IQOQI) با استفاده از درهم تنیدگی کوانتومی، پیشرفت قابل توجهی در افزایش دقت ساعت های اتمی نوری داشته اند.
ساعت‌های اتمی متکی بر نوسانات طبیعی اتم‌ها هستند و برای زمان‌سنجی دقیق و کاربردهای مختلف حیاتی می‌باشند. به منظور بهبود دقت آنها، محققان فرکانس های نوسان را در ساعت های اتمی نوری افزایش داده اند. تیم اینسبروک به رهبری کریستین روس نشان داد که یک روش خاص برای ایجاد درهم تنیدگی می‌تواند عملکرد و دقت این ساعت‌ها را بیشتر کند.
دانشمندان با استفاده از لیزر، یون‌ها را در یک محفظه خلاء درهم‌تنیده می‌کنند و به ذرات اجازه می‌دهند تا در حالت کوانتومی فشرده رفتار کنند. با درهم‌تنیدگی 51 یون، آنها توانستند خطاهای اندازه‌گیری را تا حدود 50 درصد کاهش دهند. این پیشرفت از محدودیت‌های قبلی در سنجش درهم تنیدگی ، که به برهمکنش‌های بی‌نهایت متکی بود و فقط برای پلت‌فرم‌های کوانتومی خاصی قابل اجرا بود، فراتر رفته‌است.
این تحقیق در حوزه‌های مختلفی کاربرد خواهد داشت. دقت افزایش یافته در ساعت های اتمی نوری، راه را برای پیشرفت در هدایت ماهواره‌ای، انتقال داده و سایر زمینه ها هموار می کند. علاوه بر این، ساعت‌های بهبود یافته می‌توانند فعالیت‌های علمی مانند جستجوی ماده تاریک یا مطالعه تغییرات زمانی در ثابت‌های اساسی را متحول کنند.
این تیم قصد دارد این روش را با مجموعه‌های یونی دوبعدی نیز آزمایش کنند. یافته های آنها با مطالعه مشابه منتشر شده در همان شماره Nature ،که نتایج قابل مقایسه ای را با استفاده از اتم های خنثی گزارش کرده، مطابقت دارد.
منبع
More information: Christian Roos, Quantum-enhanced sensing on optical transitions through finite-range interactions, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06472-z. www.nature.com/articles/s41586-023-06472-z
