Dentro brevemente
- Pesquisadores desenvolveram um dispositivo que combina relógios atômicos e computadores quânticos, melhorando a precisão das medições de tempo a níveis sem precedentes, conforme relatado O meio ambiente.
- Os pesquisadores usaram “relógios de pinça” – arranjos de átomos neutros de estrôncio controlados por lasers – e mostraram como a computação quântica pode ser realizada dentro desses sistemas para aumentar sua precisão usando o emaranhamento quântico.
- O novo método poderia melhorar a pesquisa no teste das leis da natureza, como a teoria da relatividade de Einstein, detectando ondas gravitacionais e testando a matéria escura.
COMUNICADO DE IMPRENSA – Os físicos gostam de medir coisas e gostam que essas medições sejam tão precisas quanto possível. Isso significa trabalhar em escalas incrivelmente pequenas, onde as distâncias são muito menores que o diâmetro das partículas subatômicas. Os investigadores também querem medir o tempo com uma precisão de menos de um segundo em dezenas de milhares de milhões de anos. A busca por essas medições precisas na física faz parte de um campo crescente chamado metrologia quântica.
Agora, conforme relatado no jornal O meio ambienteuma equipe do Caltech liderada pelo professor de física Manuel Endres desenvolveu um novo dispositivo que pode levar a algumas das medições de tempo mais precisas já alcançadas. Esta abordagem combina relógios atômicos avançados com computadores quânticos.
Endres diz: “Nosso objetivo é alcançar a maior precisão que a natureza permite. “Agora nos mostramos os blocos de construção para chegar lá.” Os principais autores do estudo são o ex-aluno do Caltech Ran Finkelstein, agora na Universidade de Tel Aviv, e os estudantes de pós-graduação do Caltech Richard Bing-Shiun Tsai e Xiangkai Sun.
Um dispositivo que permite essas medições precisas do tempo ajudará os físicos a investigar melhor as leis da natureza, como a teoria geral da relatividade de Albert Einstein, e a estudar alguns dos problemas mais difíceis da física, como a natureza da matéria escura. Medições detalhadas deste tipo também são necessárias para detectar ondas gravitacionais, as ondas quiescentes que se movem através do espaço-tempo. (LIGO, o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro Laser, de propriedade da Caltech e do MIT, alcançou recentemente seu marco na metrologia quântica.)
O grupo de Endres desenvolveu anteriormente “relógios com pinça”, que consistem em um conjunto de átomos neutros de estrôncio, onde cada átomo é controlado por lasers (pinças). Por si só, os relógios com pinça são muito precisos na marcação da passagem do tempo. Em um novo estudo, os pesquisadores mostraram como fazer computação quântica em um relógio de pinça para fazer relógios ainda mais precisos.
“Os relógios atômicos usam máquinas quânticas para medir o tempo, enquanto os computadores quânticos usam máquinas quânticas para fazer cálculos”, disse Endres. “Aqui, trabalhamos na conexão entre os dois.”
O desafio está em capturar os átomos na matriz do relógio de pinça. O emaranhamento é um fenômeno que ocorre em escala quântica, onde as partículas estão ligadas entre si sem contato direto. “É possível obter mais precisão se os átomos estiverem presos”, diz Endres, “mas precisamos de um tipo mais complexo de captura”.
Novas pesquisas mostram que esse emaranhamento é possível e, em geral, que os computadores quânticos podem ser combinados com sensores quânticos, como relógios atômicos. No futuro, os investigadores esperam reduzir ainda mais os erros no sistema para aproximar os seus relógios dos limites teóricos de precisão.
Esta pesquisa, intitulada “Operações quânticas universais e leitura baseada em ancilla para relógio de pinça”, foi patrocinada pelo Escritório de Pesquisa do Exército, pela Fundação Nacional de Ciência por meio do Instituto de Informação e Matéria Quântica (IQIM) da Caltech e pelos Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa. Agência. , o Departamento de Energia dos EUA, incluindo seu acelerador de sistemas quânticos, o programa Troesh Family Distinguished Scholars da Caltech, a bolsa Taiwan-Caltech, a bolsa Todd Alworth Larson, o Conselho de Educação Superior de Israel e a bolsa Terman Faculty Fellowship em -Stanford. Outros autores incluem Pascal Scholl da Caltech, Su Direkci e Tuvia Gefen, bem como Joonhee Choi e Adam Shaw, ambos ex-Caltech, mas agora da Universidade de Stanford.
Outro estudo de um grupo diferente, liderado por Alec Cao da JILA, obteve resultados semelhantes e foi publicado na mesma revista.
