Ett team av forskare, ledd av University of Bristol, har upptäckt en ny metod som kan användas för att bygga kvantgivare med ultrahög precision.

När enskilda atomer avger ljus, de gör det i diskreta paket som kallas fotoner.

När detta ljus mäts, denna diskreta eller 'granulära' natur leder till särskilt låga fluktuationer i dess ljusstyrka, eftersom två eller flera fotoner aldrig sänds ut samtidigt.

Denna egenskap är särskilt användbar för att utveckla framtida kvantteknologi, där låga fluktuationer är viktiga, och har lett till ett ökat intresse för konstruerade system som fungerar som atomer när de avger ljus, men vars egenskaper är lättare att skräddarsy.

Dessa 'artificiella atomer' som de är kända, är vanligtvis tillverkade av fasta material, och är faktiskt mycket större objekt, där förekomsten av vibrationer är oundviklig, och brukar anses vara skadligt.

Dock, ett samarbetslag, ledd av University of Bristol, har nu fastställt att dessa naturligt förekommande vibrationer i artificiella atomer överraskande kan leda till ett ännu större undertryckande av fluktuationer i ljusstyrkan än de som finns i naturliga atomsystem.

Författarna, som inkluderar akademiker från universiteten i Sheffield och Manchester, visa att dessa låga fluktuationer skulle kunna användas för att bygga kvantgivare som i sig är mer exakta än de som är möjliga utan vibrationer.

Deras resultat publiceras idag i tidskriften Naturkommunikation .

Dr Dara McCutcheon, huvudutredare för forskningen och föreläsare i kvantteknik från University of Bristols School of Physics sa:"Konsekvenserna av denna forskning är ganska långtgående.

"Vanligtvis tycker man alltid att vibrationerna i dessa relativt stora konstgjorda atomer är skadliga för ljuset som de avger, som vanligtvis stör vibrationerna energinivåerna, med de resulterande fluktuationerna präglade på de utsända fotonerna.

"Men vad händer här, är att vid låga temperaturer vibrationsmiljön verkar för att kyla systemet - på sätt och vis fryser energinivåerna, och i sin tur undertrycka fluktuationer på de utsända fotonerna. "

Detta arbete pekar mot en ny vision för dessa konstgjorda atomer, där deras solid-state-karaktär faktiskt används till att producera ljus som inte kunde tillverkas med naturliga atomsystem.

Det öppnar också dörren till en ny uppsättning applikationer som använder konstgjorda atomer för kvantförbättrad avkänning, allt från småskalig magnetometri som kan användas för att mäta signaler i hjärnan, ända upp till fullskalig gravitationsvågdetektering som avslöjar kosmiska processer i galaxernas centrum.