Evrenin yaşının 2,5 katı, 33 milyar yıllık hata 1 saniyeden azdır! Kuantum mantık saatinin en yüksek performansı
Kuantum mantık saati, deneysel atom saatlerinin dünyanın önde gelen performans düzeyine geri döndü. Son sekiz yıldır, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (NIST) fizikçiler, esas olarak saatin "tik" sini sağlayan tek alüminyum iyonunun (yüklü atom) gereksiz hareketini azaltmak için kuantum mantık saatlerinin tasarımını sessizce yükseltiyorlar. Hata neden oldu. Kuantum mantık saatinin sistem belirsizliği (saat, iyonun doğal titreşimini veya frekansın sıkılığını temsil eder) dünyadaki en iyi saattir.
Bu, kuantum mantık saatinin 33 milyar yılda bir saniye artmayacağı veya azalmayacağı anlamına gelir; bu, evrenin tahmini yaşının yaklaşık 2,5 katıdır. Bu ölçümde, NIST saatinin hızı artık aşılmıştır NIST saati, lazer ışını kafesi, iterbiyum kafes saatleri ve stronsiyum kafes saatlerinde hapsolmuş nötr atomları kullanır.
Kuantum mantık saatlerinin performansı şaşırtıcı değildir.İyonik saatler çevreden kafes saatlere göre daha iyi izole edilmiştir ve çevre, atomik saatlerin yanlışlığının kaynağıdır. Bu noktada doğruluk ve kararlılık arasında ayrım yapmak önemlidir. İnsanlar kafes saatin en iyi kararlılığını bekliyorlar ve şimdi de öyle.
Yeni kuantum mantık saati, doğrulukta dünya lideri, ancak kararsız. Mantık saatinin kararlılığı (zamanı ölçmek için gereken süre) 1 saniyelik ölçüm için 1,2 × 10 ^ -15'tir; bu, en iyi iyon saatine yakın, ancak iki NIST kafes saatinin yaklaşık 10 katıdır. Kuantum mantık saati, mantıksal karar teknolojisini deneysel kuantum hesaplamadan ödünç aldığı için adını aldı. Alüminyum, saniyede iki enerji seviyesi arasında 10 milyardan fazla kez titreşen, çok kararlı bir saat tıklaması kaynağıdır, ancak özellikleri lazerler tarafından kolayca manipüle edilemez veya algılanmaz. Bu nedenle, ortak magnezyum iyonu ile mantıksal işlem, alüminyumu soğutmak ve işaretini bildirmek için kullanılır.
Daha önce, NIST kuantum mantık saati tüm deneysel atom saatleri arasında en iyi performansa sahipti. Einstein'ın görelilik teorisi "zaman genişlemesi" argümanı da insanların dikkatini çekmiştir: daha yüksek rakımlarda zaman daha hızlı geçer, ancak siz daha hızlı gittiğinizde zaman daha yavaş geçer. O zamandan beri, NIST'in kafes saatleri performansta sürekli olarak birbirini aştı ve rekabet izlenimi verdi, yani bir kazanan bulmak. Aslında, tüm saatler araştırma amaçları için yararlıdır ve gelecekteki zaman standartları veya diğer uygulamalar için olası rakiplerdir. İkincisinin uluslararası tanımı 1967'den beri sezyum atomlarına dayanıyor, bu yüzden sezyum hala resmi zaman işleyişinin "hükümdarı".
Mantıksal saat, uluslararası bilim camiasında gelecek zaman standardı için bir yarışmacıdır. NIST bilim adamları, her biri farklı bir atoma dayanan ve kendi avantajları olan birkaç farklı türde deneysel saat üzerinde çalışıyorlar. Tüm bu deneysel saatler, günümüzün sezyum bazlı atomik zamanlama standartlarında kullanılan mikrodalga frekanslarından daha yüksek olan optik frekanslara dayanmaktadır. Termal olarak indüklenen iyon hareketini azaltan ve işlemi ideal zemin durumuna veya en düşük hareket enerjisi seviyesine yakın hale getiren yeni bir iyon tuzağı tasarımı da dahil olmak üzere birçok teknolojik gelişme, mantık saatinin performansını iyileştirmiştir. Ek olarak, iyon tuzağını çalıştırmak için daha düşük bir frekans kullanmak, iyon tuzağı için kullanılan elektrik alanının neden olduğu gereksiz iyon hareketini azaltır.
Son olarak, geliştirilmiş kuantum kontrolü, iyon hareketinin neden olduğu frekans kayması ölçümünün belirsizliğini azaltır. Saatin doğruluğu, dokuz farklı etkinin neden olduğu frekans kaymasını ölçerek ve üst üste bindirerek belirlenir. NIST iterbiyum kafes saati ile karşılaştırıldığında, kararlılığı belirlendi. Ayrıca, performansı daha da artırmak için tuzak tasarımının ve diğer özelliklerin daha da iyileştirilmesi planlanmaktadır. NIST'in üç deneysel saati, bazı temel doğal "sabitler" deki olası değişikliklerin ölçümünü iyileştirmek için zaten kullanılabilir.Bu, kozmolojinin en önemli keşiflerinden biridir ve fizik yasalarını test eder (Einstein'ın özel göreliliği ve genel göreliliği gibi). yol.
