超精密纠缠原子钟。免费技术图书馆新闻

超精密纠缠原子钟

25.06.2014

保持量子纠缠可以使原子钟的精度提高一百倍或更多倍，这将显着提高测量时间间隔和地理坐标的精度，并确保传输信息的高度保护。

来自美国和丹麦的物理学家提议创建一个由超精密原子钟组成的全球网络，利用量子纠缠来提高他们工作的准确性。科学家们在《自然物理学》杂志上发表了他们的研究，可以在《自然》网站上找到其简要摘要。

专家们提出了为连接在光网络中的地理位置偏远的原子钟配备特殊协议的想法，该协议在系统原子钟的粒子之间实现纠缠量子态。该系统的工作由能够与其他节点创建特殊量子态的中央节点协调。

普通原子钟的工作是基于某些原子能级之间能量差的恒定性：一个电子从一个能级传递到另一个能级，发射一个光子，其频率是严格固定的。这样的过程本质上可以是周期性的，用于原子钟的操作。原子钟非常精确：现代氢钟在 45 小时内的误差约为 12 纳秒。

为了实现量子纠缠，使用了一对相隔一定距离的链接（纠缠）子系统（例如，粒子）。根据量子力学定律，这样一个系统的子系统即使在彼此远离时也会保留有关其伙伴状态的信息，因此一个子系统的状态变化会影响另一个子系统的状态。这伴随着粒子的某些量子特性的变化，例如自旋态。纠缠现象本质上是量子的，没有经典的类似物。

保持量子纠缠使原子钟的精度提高一百倍或更多倍成为可能；误差大约是 300 亿年一秒。这将显着提高测量时间间隔、地理坐标的准确性，并为传输的信息提供高度保护。

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