Fizikçiler İlk Kez İki Atomik Saati Kuantum Dolandırıyor

Fizikçiler ilk kez iki optik atomik saati birbirine dolandırdılar. Bu buluş, en ileri mevcut zaman ölçme sınırının bile ötesine geçmenin bir yolu ve aynı zamanda kuantum hesaplamanın heyecan verici bir dalında - kuantum kriptografi - harika bir araç olabilir.

Atomik saatler, elektronları enerji seviyeleri arasında geçiş yaparken atomların rezonans frekanslarını ölçerek zaman göstergeleri olarak kullanılır. Geleneksel olarak bu, sezyum atomları ve mikrodalgalar kullanılarak yapılmıştır, ancak 2000 yılından beri, görünür ışık kullanan yeni atomlar kullanılmaya başlanmıştır. Bunlar optik atomik saatlerdir ve iterbiyum, cıva ve stronsiyum gibi elementleri kullanırlar.

Optik atomik saatler son zamanlarda hassas zaman ölçmede etkileyici adımlar atmak için kullanılmıştır. Geleneksel sezyum atomik saatinden 100 kat daha hassastırlar. O kadar hassas ki, yakında saniyeyi yeniden tanımlamak için kullanılabilirler. Ancak onların da sınırları var. Özellikle birden çok saate ihtiyaç duyulduğunda.

Bu optik saatler o kadar hassastır ki, hem görelilik gibi teorileri test etmek hem de aslında ayaklarımızın altında ne olduğunu incelemek için küçük yerçekimi değişikliklerini test etmeye imkan verirler. Ancak, bu yaklaşımlar farklı saatler arasında karşılaştırma yapılmasını gerektirir ve bağımsız cihazlar için bu ölçümlerin kesinliği standart kuantum sınırına bağlı olacaktır. İki atomik saati senkronize etmek zordur çünkü onları ölçmek bile onları değiştirebilir ve hatalara neden olabilir. Ancak daha az ölçüm yapmanın bir yolu var ve kuantum "sihri" işte burada gerçekleşiyor.

İki saatteki atomları dolandırmak, kuantum teorisinin izin verdiği nihai kesinliğe, Heisenberg limitine ulaşmayı mümkün kılar. Nature'da yayınlanan çalışmada, araştırmacılar, her biri tek bir stronsiyum atomundan oluşan 2 metre aralıklı iki saatten oluşan bir sistemde tam da bunu yapabildiklerini bildirdiler. Belirsizliği 1,4 kat azalttılar.

Dolanıklık, farklı olduğunu düşündüğümüz parçacıkların tek bir sistemin parçası gibi davrandığı özel bir durumdur. Birindeki değişiklik, mesafe ne olursa olsun, anında diğerinde bir değişikliğe yol açar. Bunun teorik olarak evrenin her iki ucundaki iki parçacık arasında olabileceği gerçeği, birçok bilim insanına huzursuzluk verir. Einstein bunu "uzaktaki ürkütücü eylem" olarak adlandırdı. Ancak bu bir nedensel ilişki değildir; parçacıklar tek bir dolanık durumdadır, bu yüzden tek bir parçacığa bir şey yaparak (gözlemlemek gibi) aslında, milyarlarca ışık yılı boyunca uzansa bile, tüm durum üzerinde hareket etmiş olursunuz.

Laboratuarda, dolanık durumlar bu muazzam sağlam sistemden uzaktır. Çok hassastırlar ve parçalanmaya karşı duyarlıdırlar. Bu yeni çalışma, bunun hala büyük bir sorun olduğunu ve bu basit optik saat ağının sadece bir kavram kanıtı olduğunu vurguluyor. Araştırma, yalnızca yöntemin sınırlarını değil, olası çözümleri de vurgulamaktadır. Optik atomik saatlerin vaatlerini yerine getirmeden önce aşmaları gereken bazı engeller var.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.