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世界年纪的2.5倍,330亿年差错不到1秒!量子逻辑时钟的最高功能

admin 2019-08-28 257人围观 ,发现0个评论

量子逻辑世界年纪的2.5倍,330亿年差错不到1秒!量子逻辑时钟的最高功能时钟现已从头回到世界上试验原子钟的功能领先水平。曩昔八年,美国国家规范与技能研讨院(NIST)的物理学家们一向在悄悄地晋级量子逻辑时钟规划,首要是为了削减由供给时钟“滴答”的单个铝离子(带电原子)不必要运动形成的差错。量子逻辑时钟的体系不确认性(时钟代表离子的天然振荡或频率的严密程度)是世界上最好的时钟。

这意味着量子逻辑时钟现在不会在330亿年里添加或削减一秒钟,这大约是世界估量年纪的2.5倍。在这个衡量中,现在现已逾越了NIST时钟的速度,NIST时钟运用的是被困在激光束晶格中的中性原子,镱晶格时钟和锶晶格时钟。

量子逻辑时钟的功能并不古怪,离子时钟天然地比晶格时钟更好世界年纪的2.5倍,330亿年差错不到1秒!量子逻辑时钟的最高功能地与环境阻隔,而环境是原子时钟精度不精确的本源。在这一点上区别精度和安稳性是很重要的。人们希望晶格时钟的安稳性最好,而现在的确做到了。

新的量子逻辑时钟在精度上是世界领先的,但不安稳。逻辑时钟的安稳性(丈量时刻所需世界年纪的2.5倍,330亿年差错不到1秒!量子逻辑时钟的最高功能求的时刻)为1.210^-15的1秒丈量,这是挨近最好的一个离子时钟,但约10倍于两个NIST晶格时钟。量子逻辑时钟之所以得名,是因为它借用了试验巽怎么读量子核算中的逻辑决议方案技能。铝是一种十分安稳的时钟滴答声来历,每世界年纪的2.5倍,330亿年差错不到1秒!量子逻辑时钟的最高功能秒在两个能级之间振荡逾越100亿次,但它的特性不容易被激光操作或探测到。因而,逻辑操作与合作伙伴镁离子是用来冷却铝和信号其滴答。

此前NIST量子逻辑时钟就具有一切试验原子钟中最好的功能。爱因斯坦相对论“时刻胀大”方面的证明也引起了人们留意:在更高的海拔,时刻消逝得更快,但当你走得更快时,时刻消逝得更慢。从那以后,NIST的晶格时钟在功能上不断逾越互相,给人一种竞赛的形象,即要找出一个赢家。事实上,一切时钟都是有用的研讨意图,是未来时刻规范或其他运用的或许竞赛者。世界上对秒的界说自1967年以来一向根据铯原子,因而铯仍然是官方计时的“标尺”。

逻辑时钟是世界科学界未来时刻规范的一个竞赛者。NIST科学家们正在研讨几种不同类型世界年纪的2.5倍,330亿年差错不到1秒!量子逻辑时钟的最高功能的试验时钟,每一种都根据不同的原子,并具有各自的优势。一切这些试验时钟都是根据光学频率,这比当今根据铯原子计时规范中运用的微波频率要高。几项技能进步使逻辑时钟的功能得到改善,包含一个新的离子阱规划,削减了热诱导离子运动,使操作挨近抱负的基态,或最低的运动能级。此外,运用较低的频率来操作离子阱,削减了用于离子阱电场引起的不必要离子运动。

最终,改善的量子操控降低了因为离子运动引起世界年纪的2.5倍,330亿年差错不到1秒!量子逻辑时钟的最高功能的频移丈量不确认性。时钟精度是经过丈量和叠加由九种不同效应引起的频移来确认。经过与NIST镱晶格时钟的比较,测定了其安稳性。还方案进一步改善圈套规划和其他特性,以进一步进步功能。NIST三个试验时钟现已能够用来改善对一些根本天然“常数”或许改变的丈量,这是一条对世界学和测验物理规律(如爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论)具有重要意义的探究之路。

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