Физики из Национального института стандартов и технологий (NIST) создали улучшенную версию своих экспериментальных часов на основе одного атома алюминия, добившись тем самым беспрецедентной точности – ошибка в секунду накопится у новинки лишь за 3,7 миллиарда лет.
Как сообщается в пресс-релизе, новый хронометр-рекордсмен получил название «Quantum Logic Clock», так как он заимствует механизм обработки и хранения данных у экспериментальных квантовых компьютеров.
Напомним, в классических атомных часах два иона металлов находятся в электромагнитной ловушке на расстоянии нескольких микрометров друг от друга. При воздействии на них лазером взаимодействие атомов позволяет выделять два состояния — условные 0 и 1. Колебания системы между этими состояниями, по сути, и есть отсчёт времени. Один из таких атомов в ловушке при этом служит собственно «хранителем» времени (по нему и называют часы – «на основе алюминия», «на основе цезия» и так далее), а второй необходим для «снятия показаний».
О предыдущем монстре, атомных часах, базирующихся на атоме ртути, мы рассказывали – обновлённые «Quantum Logic Clock» превосходят своего предка по точности почти в десять раз. К тому же новые часы разделяют время на меньшие интервалы, что в будущем может позволить человечеству измерять его точнее в 100 раз.
Сейчас учёные NIST работают над пятью различными типами экспериментальных часов, за каждыми из которых закреплён атом «своего» вещества (в их числе иттербий). Часы следующего поколения должны привести к новым типам датчиков для изучения подземных природных ресурсов и фундаментальных исследований Земли. Другой возможный метод применения – сверхточная навигация, например посадка самолета по GPS.
Есть ещё один интересный момент — в самом определении понятия «секунда», принятом на Генеральной конференции по мерам и весам в 1967 году, фигурирует излучение атома цезия. Поэтому формально ни одни часы не могут быть признаны более точными, чем цезиевые. К ним, в частности, относятся и NIST-F1 — часы, по которым определяют стандарт времени в США. Ошибку в одну секунду NIST-F1 накапливают за 100 миллионов лет, в 37 раз быстрее, чем Quantum Logic Clock.
Статья, подробно описывающая механизм и назначение новых часов, опубликована в Physical Review Letters, также её можно скачать здесь (PDF-документ). Узнайте кроме того про бактериальные и портативные атомные часы.
