Ново откритие в квантовата физика отваря пътя към междузвездните пътешествия

Открит е начин да бъде заобиколен важен закон, управляващ атомите. Това може да проправи пътя към бъдещи успешни междузвездни пътешествия.

Атомните часовници губят само една секунда за период от 10 милиона години.

Те се използват в редица технологии, включително GPS навигацията.

Сега учените са разбрали как да преодолеят ограниченията на квантовата физика и да създадат още по-стабилни и точни атомни часовници.

В бъдеще подобно устройство може да позволи прецизно планиране на маршрути при междузвездни пътешествия.

Според изследвания, публикувани в Nature и Science Advances, използвани са методи на квантовата механика, за да повишат стабилността на така наречените оптични атомни часовници.

В тях атомите на итербий трептят с изключително висока честота, което позволява измерване на интервали от време с дължина до 100 трилионни от секундата.

Тази свръхточност обаче ги прави уязвими към квантови смущения, които затрудняват измерването на атомните трептения.

Това е свързано с принципа на неопределеността на Хайзенберг. Според него, съществува граница на това колко точно могат да бъдат измерени определени свойства на частица.

Физиците са открили, че ако атомите на итербия бъдат поставени в състояние на квантово заплитане чрез лазерно излъчване, точността на часовника може да се удвои.

При това явление частиците остават свързани една с друга, дори когато се намират на огромни разстояния. Измерването на една веднага променя състоянието на другата.

Второ изследване предлага алтернативен метод за преодоляване на квантовата граница.

Експертите са успели да измерят едновременно позицията и импулса на квантова система, без да нарушат принципа на неопределеността.

Това става чрез изключително чувствителни измервания на малки промени, като се игнорира по-общата информация за системата.

Изследователите сравняват това с четене на аналогов часовник, който има само минутна стрелка. Можеш много точно да разбереш минутата, но не и часа. Този подход значително повишава точността на атомните часовници.

Макар че стартирането на междузвезден GPS все още е далеч, новите видове атомни часовници могат да играят ключова роля в осъществяването му.

Независимо дали става дума за Земята или за дълбокия Космос, прецизното измерване на времето е в основата на навигацията.

Атомните часовници с изключителна точност и стабилност ще позволят точно изчисляване на позицията на космически кораби и ще осигурят автономна навигация. Което пък е жизненоважна за бъдещите пътешествия отвъд Слънчевата система.