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Per la prima volta, gli scienziati dell'Università di Oxford sono stati in grado di dimostrare una rete di due orologi atomici ottici entangled e mostrare come l'entanglement tra gli orologi remoti può essere utilizzato per migliorare la loro precisione di misurazione, secondo una ricerca pubblicata questa settimana da Natura .
Migliorare la precisione dei confronti di frequenza tra più orologi atomici offre il potenziale per sbloccare la nostra comprensione di tutti i tipi di fenomeni naturali. È essenziale, ad esempio, nella misurazione della variazione spazio-temporale delle costanti fondamentali, per la geodesia in cui la frequenza degli orologi atomici viene utilizzata per misurare le altezze di due località, e anche nella ricerca della materia oscura.
Limite fondamentale di precisione
L'entanglement, un fenomeno quantistico in cui due o più particelle vengono collegate tra loro in modo che non possano più essere descritte indipendentemente, anche a grandi distanze, è la chiave per raggiungere il limite fondamentale di precisione determinato dalla teoria quantistica. Sebbene esperimenti precedenti abbiano dimostrato che l'entanglement tra orologi nello stesso sistema può essere utilizzato per migliorare la qualità delle misurazioni, questa è la prima volta che i ricercatori sono stati in grado di ottenere questo risultato tra orologi in due sistemi separati e entangled a distanza. Questo sviluppo apre la strada ad applicazioni come quelle sopra menzionate, in cui è fondamentale confrontare le frequenze degli atomi in posizioni separate con la massima precisione possibile.
Bethan Nichol, uno degli autori del paper pubblicato su Nature , ha affermato:"Grazie ad anni di duro lavoro da parte dell'intero team di Oxford, il nostro apparato di rete può produrre coppie di ioni aggrovigliate con alta fedeltà e alta velocità semplicemente premendo un pulsante. Senza questa capacità questa dimostrazione non sarebbe stata possibile. "
Rete quantistica all'avanguardia
Il team di Oxford ha utilizzato una rete quantistica all'avanguardia per ottenere i propri risultati. Sviluppata dal Quantum Computing and Simulation (QCS) Hub del Regno Unito, un consorzio di 17 università guidate dall'Università di Oxford, questa rete è stata progettata per l'informatica quantistica e per la comunicazione piuttosto che per la metrologia quantistica, ma il lavoro dei ricercatori dimostra il versatilità di tali sistemi. I due orologi utilizzati per l'esperimento erano distanti solo 2 metri, ma in linea di principio tali reti possono essere ampliate per coprire distanze molto maggiori.
"Sebbene il nostro risultato sia una prova di principio e la precisione assoluta che otteniamo è di pochi ordini di grandezza inferiore allo stato dell'arte, speriamo che le tecniche mostrate qui possano un giorno migliorare i sistemi all'avanguardia, " spiega il dottor Raghavendra Srinivas, un altro degli autori del documento. "Ad un certo punto, sarà necessario l'entanglement in quanto fornisce un percorso verso la massima precisione consentita dalla teoria quantistica."
Il professor David Lucas, il cui team di Oxford era responsabile dell'esperimento, ha dichiarato:"Il nostro esperimento mostra l'importanza delle reti quantistiche per la metrologia, con applicazioni alla fisica fondamentale, nonché alle aree più note della crittografia quantistica e dell'informatica quantistica. ." + Esplora ulteriormente
