Como as características estranhas das partículas quânticas podem ser usadas para realizar uma medida muito precisa? Esta questão está no centro do campo de pesquisa da metrórica quântica. Um exemplo é o relógio atômico, que usa as propriedades quânticas do átomo para medir com muito mais precisão do que ser possível com os relógios convencionais.
No entanto, as leis básicas da física quântica estão sempre envolvidas na incerteza de um certo grau. Algumas palavras aleatórias ou certas de palavras estatísticas devem ser aceitas. Como resultado das limitações básicas de precisão que podem ser alcançadas. Até agora, parecia ser um ato irreversível que um relógio era duas vezes mais correto que o pelo menos o dobro da potência. Mas agora uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tecnologia da Universidade de Chamirs, a Suécia e Malta provou que técnicas especiais podem ser usadas para aumentar o significado. O ponto importante é o uso de duas escalas de período separadas – semelhantes a como a segunda mão de um relógio e um minuto é semelhante.
O que exatamente é um relógio?
“Analisamos em princípio, que os relógios podem ser teoricamente possíveis”, diz Marcus Hubber, professor do Instituto Atômico de Tu Win, diz. “Cada relógio requer dois elementos: primeiro, um gerador de base do tempo – como um pêndulo em um relógio de pêndulo, mesmo um balanço quântico e e segundo, um contador – que calcula quanto tempo a unidade já passou pelo gerador de base”.
O gerador de base do tempo sempre pode retornar à mesma situação. Depois de uma rocha completa, um relógio pendente é exatamente onde estava antes. Após um certo número de fitas, o átomo de sesium do relógio nuclear retorna ao mesmo estado que antes. O contador, por outro lado, deve alterar o contador – caso contrário, o relógio é obeso.
“Isso significa que todo relógio deve estar conectado a um processo irreversível”, diz o Miah Florian de Tu Wyne. “Nas palavras da termodinâmica, significa que todo relógio aumenta a entropia do universo; caso contrário, não é um relógio”. O pêndulo de uma pélvis produz um pouco de calor e desordem em torno de suas moléculas de ar e cada feixe de laser que causa calor, radiação e entropia a uma condição de relógio nuclear.
“Agora podemos considerar quanta entropia o relógio precisa criar com precisão muito alta – e, portanto, quanta energia esse relógio nacional será necessário”, diz Marcus Hubber. “Até agora, Linia parecia ter um relacionamento: se você quer mil vezes preciso, precisa fazer pelo menos mil vezes mais entropia e gastar mil vezes mais energia”.
Tempo quântico e tempo clássico
No entanto, equipes da Academia Austríaca de Ciência (Öaw) em Viena e equipes da Universidade da Universidade de Malta e da Universidade de Malta mostraram agora que essa regra aparente pode ser espalhada usando duas escalas de tempo diferentes.
“Por exemplo, você pode usar as partículas que se movem de uma região para outra para medir o tempo, como os grãos do vidro caem de cima para baixo para medir o tempo”, diz Florian Miah. Você pode anexar toda a série do dispositivo a este horário nacional da série e calcular quantos deles já passaram – a outra mão do relógio é semelhante a quantas voltas já concluídas.
“Dessa forma, você pode aumentar a precisão, mas não sem investir muita energia”, disse Marcus. “Como uma mão do relógio completa uma rotação completa todas as vezes e a outra mão do relógio é medida em um novo local – você percebe que o ambiente ao redor é notado que essa mão se moveu para um novo local – esse processo de cálculo aumenta esse cálculo”.
No entanto, a física quântica também permite o transporte de outros tipos de partículas: as partículas podem viajar por toda a estrutura, ou seja, em todo o mostrador do relógio, sem medir em qualquer lugar. Em certo sentido, a partícula está em toda parte durante esse processo; Ele não tem uma posição claramente definida até chegar a chegar – e só então é realmente medido, em um processo irreversível que aumenta a entropia.
Segundo e minutos como no sentido horário
“Portanto, temos um processo rápido que é entppy – transporte quântico – e uma câmera lenta não é, pois a partícula chega ao final”, explicou Yuri Minoguchi, Tu Wyen. “O importante sobre o nosso método é que a física quântica de uma mão se comporta puramente no campo da física e somente a outra, a mão lenta realmente tem um impacto de uma expressão de entropia”
A equipe agora conseguiu mostrar que essa estratégia permite um crescimento significativo em termos de entropia. Isso significa que mais preciso pode ser alcançado do que se pensava ser possível de acordo com as teorias anteriores. “Mais chave, a teoria pode ser testada no mundo real usando um circuito de supercondecedor nas tecnologias quânticas mais avançadas”.
