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计时的未来:光学原子钟和量子非拆除测量

2024-01-12 11:20:55  来源:激光网    

计时一直是人类文明的关键要素,从古代的日晷到今天的精密原子钟。随着技术的不断发展,我们对时间的理解和测量也在不断发展。光学原子钟的出现,与用于量子非拆除测量的集体强耦合腔量子电动力学相结合,代表了测量科学的重大飞跃。这一进步突破了可实现目标的界限,重新定义了标准,并为基本对称性测试、新的物理搜索和相对论大地测量学开辟了新的途径。

光学原子钟的演变

光学原子钟已经取得了长足的进步,现在使用多达 2 × 10 个 Sr 原子,在不减去任何技术噪声贡献的情况下实现了 10-17 级的稳定性增强。采用10个原子进行14 ms询问的多路复用自旋压缩时钟的设计和操作表明了纠缠的产生和-1.9(3) dB的计量增强。该时钟比较验证了 10 电平的 1.9(2) dB 稳定性增强,直接观察 sub-QPN 操作,而无需减去激光噪声模型。

影响和未来展望

这项研究的意义是巨大的。光学原子钟的发展不仅有望重新定义基于光学技术的国际系统(SI)秒,而且还有望提高挤压和整体时钟稳定性。这些进展可能在引力波探测和通过分布式纠缠态的安全时间传递方面具有重要应用。

实际应用和研究

目前的研究已经在进行中,以探索这些进步的潜力。例如,利哈伊大学的研究生埃文·穆斯特曼(Evan Musterman)正在能源部布鲁克海文国家实验室研究激光如何与玻璃相互作用。他的目标是赋予玻璃特定的光学或电子特性,这可能会为玻璃在新兴技术中带来新的用途。穆斯特曼的工作可能有助于光学原子钟的发展。

前方的道路

尽管光学原子钟的发展取得了重大进展,但仍有很长的路要走。这些时钟在增强我们对基础物理学的理解、提高我们在精密测量方面的能力以及开辟技术新机会的潜力是巨大的。随着研究人员不断突破光学原子钟的界限,我们可能很快就会见证一场计时革命,这可能会重新定义我们对时间本身的理解。

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