Группа ученых из Соединенных Штатов и Франции разработала инновационный метод, позволяющий повысить точность атомных часов с помощью квантовых состояний, напоминающих знаменитый мысленный эксперимент с "котом Шредингера". Эта новость была опубликована пресс-службой Университета штата Колорадо (UCBoulder).
Атомные часы, являющиеся одним из самых точных инструментов измерения времени, основаны на принципе измерения частоты колебаний атомов определенных элементов, таких как стронций, цезий или иттербий. Эти атомы переключаются между различными энергетическими состояниями под воздействием лазерного излучения, что позволяет с высокой точностью отсчитывать время.
Однако, несмотря на постоянное совершенствование атомных часов, физики столкнулись с фундаментальным ограничением, известным как стандартный квантовый предел. Это ограничение связано с принципом неопределенности Гейзенберга, который утверждает, что невозможно одновременно точно измерить и положение, и скорость квантовой частицы.
Профессор Адам Кауфман и его коллеги из UCBoulder нашли способ преодолеть это ограничение. Они использовали набор "запутанных" атомов стронция-88, квантовые свойства которых напоминают состояние знаменитого "кота Шредингера". В этом состоянии атомы могут находиться одновременно в двух противоположных квантовых состояниях, подобно тому, как кот в мысленном эксперименте Шредингера одновременно жив и мертв.
Эксперименты показали, что использование четырех и более "запутанных" атомов стронция позволяет значительно снизить погрешность измерений и достичь точности, сопоставимой со стандартным квантовым пределом. Этот прорыв открывает новые возможности для создания еще более точных атомных часов.
Улучшенная точность атомных часов может иметь широкий спектр применений. Например, они могут использоваться для более точных измерений силы гравитации, что важно для геодезии и геофизики. Кроме того, сверхточные часы могут помочь в обнаружении гравитационных волн, изучении темной материи и проверке фундаментальных физических теорий.
Интересно отметить, что концепция "кота Шредингера" была предложена австрийским физиком Эрвином Шредингером в 1935 году как критика копенгагенской интерпретации квантовой механики. Однако со временем этот мысленный эксперимент стал не только иллюстрацией парадоксальности квантового мира, но и источником вдохновения для реальных экспериментов в квантовой физике.
