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2021-03-01新型原子鐘誕生,量子糾纏幫我們更精準定義時間 615 期

Author 作者 編輯部


(Photo by Jon Tyson on Unspalsh)

時間掌控著人們的日常生活,但不論是何種手錶或時鐘,使用久了都會逐漸出現時間誤差,因此必須時常進行校正。目前世界上最精準的計時工具稱為原子鐘(atomic clock),由於原子內部能階的躍遷較不受外界環境影響,能呈現穩定的躍遷頻率(transition frequency),因此原子鐘便以原子躍遷頻率為計時標準,以確保時間準確。原子鐘究竟能精準到什麼程度?假設它從宇宙誕生之初就開始運轉,直到今天為止其誤差時間也只有半秒!但原子鐘的計時精準度仍可以再提升。

近期,美國麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)設計出一款新型的原子鐘,透過量測處於量子糾纏狀態的原子,科學家能更精準的測到原子振動,大幅提升原子鐘的計時精準度,將前述提及的誤差時間縮短至1/10秒。藉由這種更加準確的新型原子鐘,未來將可解密出更多未知的宇宙訊號,例如暗物質(dark matter)與重力波(gravitational waves)等。

Edwin Pedrozo-Peñafiel et al., Entanglement on an optical atomic-clock transition, Nature,Vol.588, p. 414–418, 2020.