超精确的原子钟兼作量子sim卡

 作者:覃闾钜     |      日期:2018-01-20 01:01:02
作者:Lisa Grossman世界上最准确的计时员刚刚获得了新用途事实证明,他们可以加倍作为模拟器来帮助我们更好地理解量子世界最深奥的奥秘物理学中的许多问题很难解开,因为它们的基本行为受复杂的量子力学规则支配,对于计算机来说太复杂了一个例子是高温超导的神秘现象,其中电子在材料内部没有电阻地四处移动这可能要归功于数百个粒子的集体量子行为,太多不能用于计算模拟另一个例子是磁子,即电子之间量子相互作用的结果电子在固体内的行为可以使用冷却到绝对零度以上万亿分之一的原子网络进行物理建模它们比电子本身更大,更容易控制,因此非常适合产生新见解的实验 “最近人们大力推动使用超微原子来模仿固态材料,”JILA的Ana Maria Rey说道,这是一个由美国国家标准与技术研究所和科罗拉多大学博尔德分校共同运营的实验室 (图片:Ye group和Brad Baxley,JILA)然而,还有一个难以克服的障碍:在实验室中难以产生超低温 “这是一个非常重要的限制,”雷伊说现在,她和她的同事们偶然发现了一种模拟量子行为的方法,该系统在几个数量级的温度下是一个原子钟原子钟是我们最精确的时钟,它们的行为用于第二种现代定义他们通过跟踪一组原子在两个能级之间的超常规运动来保持时间 Rey的团队使用基于一系列激光器捕获的锶原子集合的原子钟当激光泵入能量时,原子在它们的基态和激发态之间振荡,具有令人难以置信的规律性,充当时钟的“滴答声”为了提高时钟信号的强度,Rey的团队尝试增加原子数不幸的是,这降低了时钟的准确度,因为原子的相互作用有时会改变能量转换的时钟规律性但是,它也提出了时钟的新用途 “频率随着原子数的变化这一事实非常糟糕,”雷伊说 “但它也是一种工具”数学上讲,原子的表现很像磁性材料中的电子电子都具有称为旋转的属性,可以将其视为向上或向下的箭头在磁体中,由于它们之间的量子相互作用仍然知之甚少,所有自旋都指向同一方向雷伊说,基态的锶原子可以用来模拟旋转电子和受激原子,旋转电子跟踪原子之间相互作用的出现和细节,可以揭示磁体中电子之间量子相互作用的本质至关重要的是,与通常用于模拟电子行为的原子网络不同,原子钟在比绝对零度高百万分之一的相对温和的温度下工作 “这些都是令人着迷的结果,”哈佛大学的米哈伊尔·卢金说,他没有参与这项新研究 “这项工作可以为自旋系统的量子动力学提供基本的新见解”它对原子钟也有好处,他补充说:了解原子如何相互作用应该有助于我们建立更准确的计时器期刊参考:Science,DOI:10.1126 / science.1236929更多关于这些主题的信息: