Физици искат да „заплетат” атомните часовници

Физици от САЩ и Дания предложиха да създадат глобална мрежа от свръхточни атомни часовници, използващи квантово заплитане за повишаване на точността на своята работа.

Изследването на учените е публикувано в сп. Nature Physics.

Специалистите издигнали идеята да снабдят географски отдалечени атомни часовници, обединени в оптична мрежа със специален протокол, реализиращ заплетени квантови състояния между частиците на атомните часовникови системи.

Работата на системата ще се координира от специален възел, способен да създава специални квантови състояния с другите възли.

Работата на обикновения атомен часовник е основана на постоянството на разликата в енергията между определени атомни нива – електронът, преминавайки от едно ниво на друго, изпуска фотон, чиято честота е строго фиксирана.

Такива процеси може да носят периодичен характер, което се използва в работата на атомните часовници. Атомните часовници са изключително точни – грешката на съвременните водородни часовници е около 45 наносекунди за 12 часа.

За реализиране на квантовото заплитане се използва изнесена на разстояние двойка свързани (заплетени) подсистеми (например частици). Подсистемите на такава система, според законите на квантовата механика, съхраняват информация за състоянието на своя партньор дори на разстояние един от друг, така че изменението в състоянието на едната подсистема се отразява на състоянието на другата.

Това се съпровожда с изменение на определени квантови характеристики на частиците, например спина. Явлението заплитане носи квантов характер и няма класически аналог.

Въвеждането на квантово заплитане ще доведе до увеличаване на точността на атомните часовници над сто пъти и грешката може да е около една секунда на 300 милиона години. Това ще позволи значително да се подобри точността на измерването на интервали от време, глобалното позициониране и ще допринесе до висока степен на защита на предаваната информация.