I fisici sono costantemente impegnati nel migliorare la precisione degli orologi atomici, i dispositivi di misurazione temporale più precisi esistenti. Una strada promettente per raggiungere una precisione ancora maggiore risiede nell’utilizzo di stati compressi nello spin negli atomi degli orologi.
Gli stati compressi nello spin sono stati quantistici intrecciati in cui le particelle lavorano insieme per annullare il rumore quantistico intrinseco. Questi stati offrono un incredibile potenziale per misurazioni e metrologie potenziate quantisticamente. Tuttavia, creare stati compressi nello spin in transizioni ottiche con un rumore esterno minimo è stata una sfida impegnativa.
Un team di ricercatori, guidato da Ana Maria Rey, si è concentrato sull’utilizzo di cavità ottiche per generare stati compressi nello spin. Queste cavità sono costituite da specchi che permettono al luce di rimbalzare avanti e indietro più volte. All’interno della cavità, gli atomi possono sincronizzare le loro emissioni di fotoni, generando una scarica di luce molto più brillante di quanto possa produrre da solo un singolo atomo. Questo fenomeno è noto come superradiazione. A seconda di come viene controllata la superradiazione, può portare all’intreccio o interferire con lo stato quantistico desiderato.
Nel loro lavoro precedente, Rey e il suo team hanno scoperto che gli atomi multilivello, con più di due stati energetici interni, presentano opportunità uniche per sfruttare l’emissione superradiante. Inducendo gli atomi a annullare le rispettive emissioni, possono creare stati oscuri immuni alla superradiazione.
Ora, in due studi recentemente pubblicati, il team ha svelato un metodo non solo per creare stati oscuri nelle cavità ottiche, ma anche per rendere questi stati compressi nello spin. Questa scoperta apre entusiasmanti possibilità per generare orologi intrecciati e spingere i confini della metrologia quantistica.
I ricercatori hanno individuato due approcci per preparare stati compressi nello spin altamente intrecciati negli atomi. Un metodo coinvolge l’energizzazione degli atomi con un laser e il loro posizionamento in punti speciali sul potenziale superradiante noti come punti sella. In questi punti, gli atomi ridistribuiscono il proprio rumore e diventano fortemente compressi. L’altro metodo prevede il trasferimento degli stati superradienti in stati oscuri, utilizzando punti specifici in cui gli atomi sono vicini a punti luminosi senza curvatura.
Ciò che rende affascinanti queste scoperte è che lo squeezing nello spin può essere preservato anche in assenza di un’energia laser esterna. Questo trasferimento degli stati compressi in stati oscuri non solo mantiene le caratteristiche di riduzione del rumore, ma garantisce anche la loro durata.
Queste scoperte offrono nuove strade per la metrologia quantistica, consentendo misurazioni più precise e migliorando le capacità degli orologi atomici. Sfruttando stati oscuri e intrecciati all’interno delle cavità ottiche, i ricercatori possono sbloccare il potenziale delle tecnologie potenziate quantisticamente e approfondire il mondo affascinante della fisica quantistica.
The source of the article is from the blog macholevante.com