新的自旋压缩技术让原子协同工作以实现更好的量子测量

JILA 研究人员开发了“纠缠”或互连大量粒子特性的新方法,为量子传感器、原子钟和基础物理测试开辟了新的可能性。

来源:美国国家标准与技术研究院__物理信息
更高精度的原子钟,例如这里描述的“镊子钟”,可以通过一种称为“自旋压缩”的方法以一种新的方式连接或“纠缠”原子而产生,在这种方法中,通过降低测量互补属性的精度,原子的一种属性的测量比量子力学通常允许的更精确。图片来源:S. Burrows/JILA
更高精度的原子钟,例如这里描述的“镊子钟”,可以通过一种称为“自旋压缩”的方法以一种新的方式连接或“纠缠”原子而产生,在这种方法中,通过降低测量互补属性的精度,原子的一种属性的测量比量子力学通常允许的更精确。图片来源:S. Burrows/JILA

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为量子传感器、原子钟开辟新的可能性和基础物理测试,JILA 研究人员已经开发出新的“纠缠”或互连大量粒子属性的方法。在此过程中,他们设计出即使在破坏性、嘈杂的环境中也能更准确地测量大量原子的方法。

新技术在《自然》杂志上发表的两篇论文中进行了描述。JILA 是美国国家标准与技术研究所 (NIST) 和科罗拉多大学博尔德分校的联合研究所。

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“纠缠是测量科学的圣杯,”理论物理学家、JILA 和 NIST 研究员 Ana Maria Rey 说。“原子是有史以来最好的传感器。它们是通用的。问题是它们是量子对象,所以它们本质上是有噪声的。当你测量它们时,有时它们处于一种能量状态,有时它们处于另一种状态。当你纠缠它们时,你可以设法消除噪音。”

但距离较远的原子更难纠缠。原子与距离最近的原子之间的相互作用更强;原子距离越远,相互作用越弱。

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