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.
