两个不同的时间尺度可以指数

如何利用量子颗粒的奇怪特性来执行极其准确的测量?这个问题是量子计量学研究领域的核心。一个示例是原子时钟,它使用原子的量子特性比传统时钟更准确地测量时间。

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艺术家对量子时钟的印象。图片来源:亚历山大·罗梅尔(Alexander Rommel)&tu wien

如何利用量子颗粒的奇怪特性来执行极其准确的测量?这个问题是量子计量学研究领域的核心。一个示例是原子时钟,它使用原子的量子特性比传统时钟更准确地测量时间。

但是,量子物理学的基本定律始终涉及一定程度的不确定性。必须接受一些随机性或一定数量的统计噪声。这导致了可以实现的准确性的基本限制。到目前为止,这似乎是一项不变的法律,即准确的时钟两倍,至少需要两倍的能量。

现在,来自Tu Wien,Chalmers技术大学,瑞典和马耳他大学的一组研究人员表明,可以使用特殊技巧来提高准确性。关键点是使用两个不同的时间尺度 - 类似于时钟的二手和微小的手。

本文发表在《自然物理学》杂志上。

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到底是什么时钟?

“我们已经从理论上分析了哪个时钟可能是可能的,” Tu Wien原子研究所的Marcus Huber教授说。 “每个时钟都需要两个组件:首先,一个时间基础发生器,例如摆在摆时的摆或什至量子振荡。其次,第二个计数器 - 任何计数器都计算了时间库定义了多少时间单元已经传递。”

时间基础发电机始终可以返回到完全相同的状态。经过一个完整的振荡后,摆时钟的摆恰好是以前的位置。经过一定数量的振荡,原子时钟中的剖腹原子返回到以前与之完全相同的状态。另一方面,计数器必须改变 - 否则时钟是没有用的。

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