ตั๋วสู่ความแน่นอนที่มากขึ้น

ฟิสิกส์ดูเหมือนจะมีเหตุผลมากขึ้นก่อนกลศาสตร์ควอนตัม ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของสสารในระดับอะตอมและระดับอะตอม ได้รับการเสนอในช่วงกลางทศวรรษที่ 1920 ในฟิสิกส์คลาสสิก วัตถุขนาดใหญ่และขนาดเล็กมีคุณสมบัติที่ชัดเจน: ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอนมีอยู่ ณ ที่หนึ่ง ณ เวลาหนึ่งและมีสปินที่แน่นอน แต่ขอบเขตของกลศาสตร์ควอนตัมถูกปกครองโดยการสุ่ม อิเล็กตรอนสามารถอยู่ได้หลายที่และหมุนได้หลายทิศทางพร้อมกัน มันสามารถอยู่ในสิ่งที่เรียกว่าการทับซ้อนของสถานะ เฉพาะเมื่อมีคนวัดอิเล็กตรอนเท่านั้นที่จะตัดสินตามลักษณะเฉพาะ

ยิ่งนักวิทยาศาสตร์ขุดลงไปในสมการที่อยู่ภายใต้กลศาสตร์ควอนตัมมากเท่าไหร่ 

ทฤษฎีนี้ก็ยิ่งขัดกับสัญชาตญาณมากขึ้นเท่านั้น ในปี 1935 Einstein ร่วมกับเพื่อนร่วมงาน Boris Podolsky และ Nathan Rosen ได้ทำการทดลองทางความคิดที่มีชื่อเสียงเรื่องหนึ่งของเขา และตระหนักว่าในทางทฤษฎี อนุภาคหลายตัวสามารถโต้ตอบและรักษาความสัมพันธ์ที่แปลกประหลาดเมื่อแยกจากกัน ในตอนแรกอนุภาคจะยังคงอยู่ในสถานะการทับซ้อน ซึ่งครอบคลุมคุณสมบัติหลายอย่างพร้อมกัน ทว่าบางคนที่วัดอนุภาคตัวใดตัวหนึ่งก็สามารถกำหนดคุณสมบัติของอนุภาคอื่นได้ทันที การเชื่อมต่อทันทีนี้เป็นจริงโดยไม่คำนึงถึงระยะห่างระหว่างอนุภาค: เซนติเมตร กิโลเมตร แม้กระทั่งปีแสง ( SN: 11/20/10, หน้า 22 )

ไอน์สไตน์สงสัยอย่างจริงจังว่าอนุภาคสามารถรักษาความสัมพันธ์ทางไกลที่ใกล้ชิดเช่นนี้ได้ ต่อมาเขาเรียกผลลัพธ์ที่ไร้เหตุผลว่า “การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล” นักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย Erwin Schrödinger เปิดรับความเป็นไปได้มากกว่านี้ เขาบัญญัติศัพท์ควอนตัมพัวพัน

นาฬิกาซีเซียม

9.2 พันล้าน

การแกว่งของลูกตุ้มต่อวินาที

นาฬิกาสตรอนเทียม

430 ล้านล้าน

การแกว่งของลูกตุ้มต่อวินาที

นาฬิกาสตรอนเทียมให้ความแม่นยำมากขึ้นด้วยการแบ่งเวลาให้สั้นลงและถี่ขึ้น

ทุกวันนี้ นักฟิสิกส์ยังไม่แน่ใจว่าอนุภาคหลายตัวจัดการประสานคุณสมบัติของพวกมันในทันทีได้อย่างไร อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นจริงอย่างแน่นอนที่สุด และนักวิจัยก็เริ่มแสดงให้เห็นในห้องปฏิบัติการได้เป็นอย่างดี

ในปี 2011 ทีมงานชาวออสเตรียซึ่งรวมถึง Thomas Monz จากมหาวิทยาลัย Innsbruck ได้พันอะตอมแคลเซียม 14 อะตอมด้วยการบีบเข้าด้วยกันด้วยแสงเลเซอร์ ( SN Online: 4/10/11 ) ก่อนที่ทีมของ Monz จะทำการวัด อะตอมแต่ละอะตอมจะอยู่ในตำแหน่งซ้อนทับของอิเล็กตรอนที่เป็นไปได้สองแบบ แต่เมื่อนักวิจัยวัดการกำหนดค่าของอะตอมตัวใดตัวหนึ่ง อีก 13 อะตอมก็เข้าสู่สถานะเดียวกันทันที เนื่องจากการพัวพัน 14 อะตอมจึงมีพฤติกรรมเหมือนหนึ่งเมกะอะตอม

Eric Kessler นักฟิสิกส์จากฮาร์วาร์ดกล่าวว่าผลลัพธ์เช่นนี้เป็นมากกว่าแค่กลอุบาย ในอาณาจักรที่ปกครองโดยความบังเอิญ การพัวพันเป็นตั๋วสู่ความแน่นอนที่มากขึ้น ชุดของอะตอม 14 ตัว แต่ละตัวมีสถานะที่เป็นไปได้สองสถานะ ส่งผลให้เกิดชุดค่าผสมที่เป็นไปได้ 16,384 ชุด แต่ด้วยการพัวพันกับอะตอม ทีมของ Monz ได้ลดรายการความเป็นไปได้เหลือสอง กล่าวอีกนัยหนึ่ง แทนที่จะต้องพลิก 14 เหรียญ นักวิจัยจำเป็นต้องพลิก megacoin เพียงอันเดียว

ทีมวิจัยซึ่งรวมถึงเคสเลอร์และเยเสนอให้นักวิทยาศาสตร์ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์นี้เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของนาฬิกาอะตอม แทนที่จะพลิกเหรียญ พวกเขาต้องการรวมลูกตุ้ม

กุญแจสู่นาฬิกาที่ดีคือลูกตุ้มที่แกว่งด้วยอัตราคงที่ โชคดีที่ธรรมชาติมีลูกตุ้มที่สมบูรณ์แบบ นั่นคือ อะตอม สำหรับอะตอมที่กำหนด ปริมาณพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องเท่านั้นที่จะเกลี้ยกล่อมอิเล็กตรอนตัวหนึ่งให้กระโดดไปมาระหว่างระดับพลังงาน ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา นักฟิสิกส์ได้ปรับเลเซอร์ให้ส่องแสงด้วยพลังงานที่แน่นอนซึ่งจำเป็นต่อการเร่งการกระโดดของอิเล็กตรอนเหล่านั้น ความถี่ของเลเซอร์ควรเท่ากันสำหรับนาฬิกาทุกอันที่ปรับให้เข้ากับอะตอมบางประเภท เนื่องจากความถี่นั้นผูกติดอยู่กับพลังงานทรานซิชันอิเล็กตรอนที่ไม่เปลี่ยนแปลงภายในของอะตอม (สำหรับซีเซียม-133 อะตอมที่ปรับเทียบนาฬิกาของโลก ความถี่จะสัมพันธ์กับการแผ่รังสีไมโครเวฟที่สั่น 9.2 พันล้านครั้งต่อวินาที) ตามทฤษฎีแล้ว เลเซอร์จะแตะเข้าไปในลูกตุ้มที่ไม่มีวันหลงทาง ( SN: 10/22/11, p . 22 ).

แต่ในทางปฏิบัติ การสุ่มที่น่ารำคาญของกลศาสตร์ควอนตัมโดยพื้นฐานแล้วจะจำกัดความเที่ยงตรงของการวัดความถี่ และทำให้ความแม่นยำของนาฬิกาซีเซียมลดลง นาฬิกาสตรอนเทียมใหม่ของ Ye ทำได้ดีกว่าเพราะแบ่งเวลาออกเป็นลูกตุ้มแกว่งสั้นลง โดยใช้เลเซอร์แสงที่มองเห็นได้ซึ่งสั่น 430 ล้านล้านครั้งต่อวินาที และสำรวจอะตอมหลายพันตัวแทนที่จะเป็นเพียงอะตอมเดียว แต่ถึงแม้จะไม่มีภูมิคุ้มกันต่อการสุ่มควอนตัม

ความยุ่งเหยิงเป็นกุญแจสำคัญในการขจัดความบังเอิญนั้นออกไป ตามที่ Ye, เคสเลอร์และทีมของพวกเขากล่าว บทความของพวกเขาซึ่งโพสต์ออนไลน์เมื่อเดือนตุลาคมที่ arXiv.org วาดภาพนาฬิกาของอะตอมที่พันกันซึ่งลดเสียงรบกวนโดยอาศัยการเชื่อมต่อควอนตัมระหว่างส่วนประกอบต่างๆ เช่นเดียวกับที่ทีมของ Monz รวม 14 อะตอมเป็นหนึ่งเมกะอะตอม เคสเลอร์กล่าวว่า “อะตอมเหล่านี้จะทำหน้าที่ไม่เหมือนลูกตุ้มเดี่ยว แต่เป็นลูกตุ้มยักษ์ที่สามารถรักษาเวลาได้แม่นยำกว่ามาก”

Credit : businessweblog.net wagnerscountryinn.com digitalsurveyinstruments.com simlinx.net tipobetkayitol1.com hoffberger2020.com referansbakirkoyikinciel.com managingworkplaceanxiety.com haszstudiosllc.com caveexcursionseast.net