Fizičari neprestano nastoje poboljšati točnost atomskih satova, najpreciznijih uređaja za mjerenje vremena koji postoje. Jedan obećavajući pravac za postizanje još veće preciznosti leži u iskorištavanju stanja stisnutih spinova u satnim atomima.
Stanja stisnutih spinova su isprepletena kvantna stanja u kojima čestice surađuju kako bi poništile svoju urođenu kvantnu buku. Ta stanja pružaju nevjerojatan potencijal za kvantno poboljšana mjerenja i metrologiju. Međutim, stvaranje stanja stisnutih spinova u optičkim prijelazima s minimalnim vanjskim šumom bio je izazovan zadatak.
Tim istraživača predvođen Ana Marijom Rey usredotočio se na korištenje optičkih šupljina za generiranje stanja stisnutih spinova. Te šupljine sastoje se od ogledala koja omogućavaju svjetlu da se odbija unatrag i unaprijed više puta. Unutar šupljine, atomi mogu uskladiti svoje emisije fotona, rezultirajući izbijanjem svjetlosti koja je puno svjetlija nego što to može proizvesti pojedini atom. Taj fenomen poznat je kao superradijancija. Ovisno o tome kako se kontrolira superadijancija, može dovesti ili do isprepletenosti ili ometanja željenog kvantnog stanja.
U svojim prethodnim radovima, Rey i njezin tim otkrili su da višestruki atomske, s više od dvije unutarnje energijske razine, pružaju jedinstvene mogućnosti za iskorištavanje superradijantne emisije. Potičući atome da ponište međusobne emisije, mogu stvoriti tamna stanja koja su otporna na superadijanciju.
Sada, u dvije nedavno objavljene studije, tim je otkrio metodu ne samo za stvaranje tamnih stanja u optičkim šupljinama, već i za činjenje tih stanja isprepletenima. Ovaj napredak otvara uzbudljive mogućnosti za generiranje isprepletenih satova i guranje granica kvantne metrologije.
Istraživači su pronašli dva pristupa za pripremu visoko isprepletenih stanja stisnutih spinova u atomima. Jedna metoda uključuje energiziranje atoma laserom i postavljanje na posebne točke na superadijantnom potencijalu poznatim kao sedlaste točke. Na tim točkama, atomi mijenjaju svoju raspodjelu buke i postaju jako stisnuti. Druga metoda uključuje prijenos superradijantnih stanja u tamna stanja, iskorištavajući specifične točke gdje su atomi blizu svijetlih točaka s nultom zakrivljenosti.
Ono što je fascinantno kod ovih otkrića je da stiskanje spina može biti sačuvano čak i u odsutnosti vanjskog laserskog pogona. Ovaj prijenos stisnutih stanja u tamna stanja ne samo da održava smanjene karakteristike buke već osigurava i njihovo preživljavanje.
Ova otkrića nude nove pravce za kvantnu metrologiju, omogućavajući preciznija mjerenja i poboljšavanje sposobnosti atomska satova. Iskorištavanjem tamnih i isprepletenih stanja unutar optičkih šupljina, istraživači mogu otključati potencijal kvantno poboljšanih tehnologija i prodrijeti dublje u fascinantan svijet kvantne fizike.
The source of the article is from the blog japan-pc.jp