Физики постоянно стремятся улучшить точность атомных часов, самых точных устройств для измерения времени. Одним из перспективных способов достижения еще большей точности является использование сжатых по спиру состояний в атомах, которые используются в часах.
Сжатые по спиру состояния представляют собой запутанные квантовые состояния, в которых частицы совместно уменьшают свой врожденный квантовый шум. Эти состояния обладают невероятным потенциалом для квантово-усовершенствованных измерений и метрологии. Однако создание сжатых по спиру состояний в оптических переходах с минимальным внешним шумом было сложной задачей.
Группа исследователей под руководством Аны Марии Рей сосредоточилась на использовании оптических полостей для генерации сжатых по спиру состояний. Эти полости состоят из зеркал, позволяющих свету отражаться туда и обратно несколько раз. Внутри полости атомы могут синхронизировать свои фотонные испускания, что приводит к всплеску света, значительно ярче, чем то, что может произвести один атом самостоятельно. Этот феномен известен как сверхизлучение. В зависимости от того, как контролируется сверхизлучение, оно может либо привести к запутыванию, либо нарушить желаемое квантовое состояние.
В своей предыдущей работе Рей и ее команда обнаружили, что многоуровневые атомы, имеющие более двух внутренних энергетических состояний, предоставляют уникальные возможности для использования сверхизлучения. При заставлении атомов отменять испускания друг друга, они могут создавать темные состояния, устойчивые к сверхизлучению.
Теперь, в двух недавно опубликованных исследованиях, команда представила метод не только создания темных состояний в оптических полостях, но и сделала эти состояния сжатыми по спиру. Этот прорыв открывает захватывающие возможности для создания запутанных часов и расширения границ квантовой метрологии.
Исследователи нашли два подхода к подготовке высокосжатых запутанных по спиру состояний в атомах. Один метод заключается в возбуждении атомов лазером и размещении их в специальных точках на сверхизлучающем потенциале — седловые точки. В этих точках атомы изменяют свое распределение шума и становятся сильно сжатыми. Другой метод заключается в передаче сверхизлучающих состояний в темные состояния, используя определенные точки, где атомы близки к ярким точкам нулевой кривизны.
Интересным является то, что сжатие по спиру может сохраняться даже без внешнего лазерного воздействия. Эта передача сжатых состояний в темные состояния не только сохраняет уменьшенные характеристики шума, но и обеспечивает их выживание.
Эти открытия открывают новые пути для квантовой метрологии, позволяя проводить более точные измерения и улучшать возможности атомных часов. Путем использования темных и запутанных состояний в оптических полостях исследователи могут разблокировать потенциал квантово-усовершенствованных технологий и погрузиться глубже в захватывающий мир квантовой физики.
The source of the article is from the blog revistatenerife.com