Ученые предложили «запутать» атомные часы

Ученые из США и Дании предлагают оснастить географически удаленные атомные часы, объединенные в оптическую сеть, протоколом, реализующим запутанные квантовые состояния между частицами атомных часов системы. Работу системы координирует центральный узел, он может создавать специальные квантовые состояния с другими узлами.

Обычные атомные часы работают, основываясь на постоянстве разности энергий между определенными атомными уровнями. Электрон, переходя с одного уровня на другой, испускает фотон. Частота фотона строго фиксирована. Это может иметь периодический характер, что, собственно, и используется в работе атомных часов. Они очень точные: ошибка современных водородных часов составляет 45 наносекунд за 12 часов.

Чтобы реализовать квантовую запутанность, необходима разнесенная на расстояние пара сцепленных (запутанных) подсистем (например, частиц).

Квантовая запутанность – квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или большего числа объектов оказываются взаимозависимыми. Такая взаимозависимость сохраняется, даже если эти объекты разнесены в пространстве за пределы любых известных взаимодействий, что находится в логическом противоречии с принципом локальности. Например, можно получить пару фотонов, находящихся в запутанном состоянии, и тогда если при измерении спина первой частицы спиральность оказывается положительной, то спиральность второй всегда оказывается отрицательной, и наоборот.

Ведение квантовой запутанности позволяет в 100 раз увеличить точность атомных часов – ошибка может составлять около одной секунды за 300 миллионов лет. Таким образом можно будет существенно улучшить точность измерения интервалов времени и географических координат. Также это позволит обеспечить высокую степень защиты передаваемой информации.