Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
För första gången har forskare vid University of Oxford kunnat demonstrera ett nätverk av två intrasslade optiska atomklockor och visa hur intrasslingen mellan fjärrklockorna kan användas för att förbättra deras mätprecision, enligt forskning som publicerades denna vecka av Natur .
Att förbättra precisionen i frekvensjämförelser mellan flera atomklockor erbjuder potentialen att låsa upp vår förståelse för alla möjliga naturfenomen. Det är till exempel väsentligt för att mäta rum-tidsvariationen av fundamentala konstanter, för geodesi där atomklockornas frekvens används för att mäta höjderna på två platser, och till och med i sökandet efter mörk materia.
Grundläggande gräns för precision
Entanglement - ett kvantfenomen där två eller flera partiklar blir sammanlänkade så att de inte längre kan beskrivas oberoende, ens på stora avstånd - är nyckeln till att nå den grundläggande precisionsgränsen som bestäms av kvantteorin. Medan tidigare experiment har visat att intrassling mellan klockor i samma system kan användas för att förbättra kvaliteten på mätningar, är det första gången som forskare har kunnat uppnå detta mellan klockor i två separata på distans intrasslade system. Denna utveckling banar väg för tillämpningar som de som nämnts ovan, där det är viktigt att jämföra frekvenserna av atomer på separata platser med högsta möjliga precision.
Bethan Nichol, en av författarna till tidningen publicerad i Nature , sa, "Tack vare år av hårt arbete från hela teamet i Oxford kan vår nätverksapparat producera intrasslade par av joner med hög tillförlitlighet och hög hastighet med en knapptryckning. Utan denna förmåga hade denna demonstration inte varit möjlig. "
State-of-the-art kvantnätverk
Oxford-teamet använde ett toppmodernt kvantnätverk för att uppnå sina resultat. Utvecklat av Storbritanniens Quantum Computing and Simulation (QCS) Hub, ett konsortium av 17 universitet som leds av University of Oxford, var detta nätverk designat för kvantberäkning och för kommunikation snarare än för kvantförbättrad metrologi, men forskarnas arbete visar att mångsidigheten hos sådana system. De två klockorna som användes för experimentet var bara 2 meter från varandra, men i princip kan sådana nätverk skalas upp för att täcka mycket större avstånd.
"Medan vårt resultat i hög grad är ett proof-of-princip, och den absoluta precision vi uppnår är några storleksordningar under det senaste, hoppas vi att de tekniker som visas här en dag kan förbättra de senaste systemen, " förklarar Dr. Raghavendra Srinivas, en annan av tidningens författare. "Vid någon tidpunkt kommer det att krävas intrassling eftersom det ger en väg till den ultimata precision som kvantteorin tillåter."
Professor David Lucas, vars team vid Oxford ansvarade för experimentet, sa:"Vårt experiment visar vikten av kvantnätverk för metrologi, med tillämpningar till grundläggande fysik, såväl som till de mer välkända områdena kvantkryptografi och kvantberäkningar. ." + Utforska vidare
