Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Квантовий годинник — це тип атомного годинника з охолодженими лазером поодинокими іонами, утримуваними разом собою в електромагнітній іонній пастці. Розроблений у 2010 році фізиками Національного інституту стандартів і технологій, годинник був у 37 разів точнішим за тодішній міжнародний стандарт. Квантовий логічний годинник заснований на іоні алюмінію для спектроскопії та логічним атомом.
Як квантовий годинник на основі алюмінію, так і оптичний атомний годинник на основі ртуті відстежують час по вібрації іона з оптичною частотою за допомогою ультрафіолетового лазера, що в 100 000 разів перевищує частоти надвисокочастотного випромінювання, що використовуються в [en] та інших подібних стандартах часу у всьому світі. Такі квантові годинники можуть бути набагато точніші, ніж стандарти на мікрохвилях.
Точність
Команда NIST не може виміряти кількість коливань в секунду, оскільки визначення секунди базується на NIST-F1, який не може виміряти більш точну машину. Однак виміряна частота годинника на іоні алюмінію до поточного стандарту становить 1121015393207857,4 (7) Гц. NIST пояснюють точність годинника тим, що він нечутливий до фонових магнітних та електричних полів і на нього не впливає температура.
У березні 2008 року фізики NIST описали експериментальний квантовий логічний годинник на основі окремих іонів берилію та алюмінію . Цей годинник порівнювали з іонним годинником NIST на ртуті. Це були найточніші годинники, які були побудовані, годинник ні поспішав, ні відставав швидкістю, яка перевищувала б секунду за мільярд років.
У лютому 2010 року фізики NIST описали другу, вдосконалену версію квантового логічного годинника, засновану на індивідуальних іонах магнію та алюмінію. Вона вважається найточнішим у світі годинником у 2010 році з дробовою неточністю частоти 8.6 × 10−18, і забезпечує більш ніж подвійну точність у порівнянні з оригіналом. Що стосується стандартного відхилення, квантовий логічний годинник відхиляється на одну секунду кожні 3,68 мільярда (3.68 × 109) років, тоді як у чинного на той час міжнародного стандарта NIST-F1 на [en] неточність атомного годинника була приблизно 3.1 × 10−16 ; очікується, що він ні набере, ні втратить секунду за понад 100 мільйонів (100 × 106) років У липні 2019 року вчені NIST продемонстрували такий годинник із повною невизначеністю 9.4 × 10−19 (відхиляється на одну секунду кожні 33,7 мільярда років), що є першою демонстрацією годинника з невизначеністю нижче 10−18.
Квантове уповільнення часу
У статті до 2020 року вчені продемонстрували, що і як квантові годинники можуть випробувати експериментально перевірену суперпозицію належних часів через уповільнення часу у теорії відносності, коли час проходить повільніше для одного об'єкта по відношенню до іншого об'єкта, коли перший рухається з більшою швидкістю. При «квантовому уповільненні часу» один із двох годинників рухається в суперпозиції двох локалізованих імпульсів хвильових пакетів, що призводить до зміни до класичного уповільнення часу.
Гравітаційне уповільнення часу в повсякденних лабораторних масштабах
У 2010 році в результаті експерименту два квантові годинники з іонами алюмінію були розташовані близько один до одного, але другий був встановлений вище на 30,5 см порівняно з першим, що зробило ефект гравітаційного уповільнення часу помітним у повсякденних лабораторних масштабах.
Більш точні експериментальні годинники
Точність квантових годинників на короткий час витіснила (годинники на оптичних ґратках) на основі та іттербію-171 до 2019 року. Експериментальний годинник на [en] був описаний у статті Nature 2014 року. У 2015 році Об'єднаний інститут лабораторної астрофізики оцінив абсолютну похибку частоти їх останнього годинника на оптичній ґратці на стронції-87 як 2.1 × 10−18, що відповідає вимірюваному гравітаційному уповільненню часу для зміни висоти 2 см (0,79 дюйм) на планеті Земля, що, за словами співробітника JILA / NIST Jun Ye, «стає справді близьким до того, щоб бути корисним для релятивістської геодезії». За такої невизначеності частоти оптичний годинник JILA, як очікується, ні набере, ні втратить секунду за більш ніж 15 мільярдів (1.5 × 1010) років.
Примітки
- Ghose, Tia (5 лютого 2010). Ultra-Precise Quantum-Logic Clock Puts Old Atomic Clock to Shame. Wired. Архів оригіналу за 23 Лютого 2014. Процитовано 7 лютого 2010.
- Frequency Ratio of Al+ and Hg+ Single-ion Optical Clocks; Metrology at the 17th Decimal Place (PDF). sciencemag.org. 28 березня 2008. Архів оригіналу (PDF) за 3 Березня 2019. Процитовано 31 липня 2013.
- Quantum Clock Proves to be as Accurate as World's Most Accurate Clock. azonano.com. 7 березня 2008. Архів оригіналу за 18 Серпня 2008. Процитовано 6 листопада 2012.
- Swenson, Gayle (7 червня 2010). Press release: NIST 'Quantum Logic Clock' Rivals Mercury Ion as World's Most Accurate Clock (англ.). NIST. Архів оригіналу за 2 Червня 2017. Процитовано 5 Грудня 2020.
- NIST's Second 'Quantum Logic Clock' Based on Aluminum Ion is Now World's Most Precise Clock [Архівовано 5 Вересня 2010 у Wayback Machine.], NIST, 4 February 2010
- C.W Chou; D. Hume; J.C.J. Koelemeij; D.J. Wineland & T. Rosenband (17 лютого 2010). Frequency Comparison of Two High-Accuracy Al+ Optical Clocks (PDF). NIST. Архів оригіналу (PDF) за 21 Липня 2011. Процитовано 9 лютого 2011.
- NIST's Second 'Quantum Logic Clock' Based on Aluminum Ion is Now World's Most Precise Clock (Пресреліз). National Institute of Standards and Technology. 4 лютого 2010. Архів оригіналу за 5 Вересня 2010. Процитовано 4 листопада 2012.
- NIST-F1 Cesium Fountain Atomic Clock: The Primary Time and Frequency Standard for the United States. NIST. 26 серпня 2009. Архів оригіналу за 19 Серпня 2016. Процитовано 2 травня 2011.
- Brewer, S. M.; Chen, J.-S.; Hankin, A. M.; Clements, E. R.; Chou, C. W.; Wineland, D. J.; Hume, D. B.; Leibrandt, D. R. (15 липня 2019). Al + 27 Quantum-Logic Clock with a Systematic Uncertainty below 10 − 18. Physical Review Letters (англ.). 123 (3). arXiv:1902.07694. doi:10.1103/PhysRevLett.123.033201.
- Wills, Stewart (July 2019). Optical Clock Precision Breaks New Ground. Архів оригіналу за 26 Серпня 2019.
- Dubé, Pierre (15 липня 2019). Viewpoint: Ion Clock Busts into New Precision Regime. Physics (англ.). 12. Архів оригіналу за 3 Грудня 2020. Процитовано 5 Грудня 2020.
- Smith, Alexander R. H.; Ahmadi, Mehdi (23 жовтня 2020). Quantum clocks observe classical and quantum time dilation. Nature Communications (англ.). 11 (1): 5360. doi:10.1038/s41467-020-18264-4. ISSN 2041-1723. PMC 7584645. PMID 33097702. Архів оригіналу за 24 Березня 2022. Процитовано 10 листопада 2020.
![image]()
Available under CC BY 4.0 [Архівовано 16 Жовтня 2017 у Wayback Machine.] (some content of it has been used here). - Timekeeping theory combines quantum clocks and Einstein's relativity. phys.org (англ.). Архів оригіналу за 25 Листопада 2020. Процитовано 10 листопада 2020.
- O'Callaghan, Jonathan. Quantum Time Twist Offers a Way to Create Schrödinger's Clock. Scientific American (англ.). Архів оригіналу за 30 Листопада 2020. Процитовано 10 листопада 2020.
- Einstein’s time dilation apparent when obeying the speed limit (Пресреліз). Ars Technica. 24 вересня 2010. Архів оригіналу за 12 Листопада 2020. Процитовано 10 квітня 2015.
- Bloom, B. J.; Nicholson, T. L.; Williams, J. R.; Campbell, S. L.; Bishof, M.; Zhang, X.; Zhang, W.; Bromley, S. L.; Ye, J. (22 січня 2014). An optical lattice clock with accuracy and stability at the 10−18 level. Nature. 506 (7486): 71—5. arXiv:1309.1137. Bibcode:2014Natur.506...71B. doi:10.1038/nature12941. PMID 24463513.
- T.L. Nicholson; S.L. Campbell; R.B. Hutson; G.E. Marti; B.J. Bloom; R.L. McNally; W. Zhang; M.D. Barrett; M.S. Safronova; G.F. Strouse; W.L. Tew; J. Ye (21 квітня 2015). Systematic evaluation of an atomic clock at 2 × 10−18 total uncertainty. Nature Communications. 6: 6896. arXiv:1412.8261. Bibcode:2015NatCo...6.6896N. doi:10.1038/ncomms7896. PMC 4411304. PMID 25898253.
- JILA Scientific Communications (21 квітня 2015). About Time. Архів оригіналу за 19 вересня 2015. Процитовано 27 червня 2015.
- Laura Ost (21 квітня 2015). Getting Better All the Time: JILA Strontium Atomic Clock Sets New Record. National Institute of Standards and Technology. Архів оригіналу за 9 Жовтня 2015. Процитовано 17 жовтня 2015.
- James Vincent (22 квітня 2015). The most accurate clock ever built only loses one second every 15 billion years. The Verge. Архів оригіналу за 27 Січня 2018. Процитовано 26 червня 2015.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Nemaye perevirenih versij ciyeyi storinki jmovirno yiyi she ne pereviryali na vidpovidnist pravilam proektu Kvantovij godinnik ce tip atomnogo godinnika z oholodzhenimi lazerom poodinokimi ionami utrimuvanimi razom soboyu v elektromagnitnij ionnij pastci Rozroblenij u 2010 roci fizikami Nacionalnogo institutu standartiv i tehnologij godinnik buv u 37 raziv tochnishim za todishnij mizhnarodnij standart 1 Kvantovij logichnij godinnik zasnovanij na ioni alyuminiyu dlya spektroskopiyi ta logichnim atomom Yak kvantovij godinnik na osnovi alyuminiyu tak i optichnij atomnij godinnik na osnovi rtuti vidstezhuyut chas po vibraciyi iona z optichnoyu chastotoyu za dopomogoyu ultrafioletovogo lazera sho v 100 000 raziv perevishuye chastoti nadvisokochastotnogo viprominyuvannya sho vikoristovuyutsya v NIST F1 en ta inshih podibnih standartah chasu u vsomu sviti Taki kvantovi godinniki mozhut buti nabagato tochnishi nizh standarti na mikrohvilyah Zmist 1 Tochnist 2 Kvantove upovilnennya chasu 2 1 Gravitacijne upovilnennya chasu v povsyakdennih laboratornih masshtabah 3 Bilsh tochni eksperimentalni godinniki 4 PrimitkiTochnistred nbsp Godinnik z kvantovoyu logikoyu NIST 2010 na yedinomu ioni alyuminiyu Komanda NIST ne mozhe vimiryati kilkist kolivan v sekundu oskilki viznachennya sekundi bazuyetsya na NIST F1 yakij ne mozhe vimiryati bilsh tochnu mashinu Odnak vimiryana chastota godinnika na ioni alyuminiyu do potochnogo standartu stanovit 1121015393207857 4 7 Gc 2 NIST poyasnyuyut tochnist godinnika tim sho vin nechutlivij do fonovih magnitnih ta elektrichnih poliv i na nogo ne vplivaye temperatura 3 U berezni 2008 roku fiziki NIST opisali eksperimentalnij kvantovij logichnij godinnik na osnovi okremih ioniv beriliyu ta alyuminiyu Cej godinnik porivnyuvali z ionnim godinnikom NIST na rtuti Ce buli najtochnishi godinniki yaki buli pobudovani godinnik ni pospishav ni vidstavav shvidkistyu yaka perevishuvala b sekundu za milyard rokiv 4 U lyutomu 2010 roku fiziki NIST opisali drugu vdoskonalenu versiyu kvantovogo logichnogo godinnika zasnovanu na individualnih ionah magniyu ta alyuminiyu Vona vvazhayetsya najtochnishim u sviti godinnikom u 2010 roci z drobovoyu netochnistyu chastoti 8 6 10 18 i zabezpechuye bilsh nizh podvijnu tochnist u porivnyanni z originalom 5 6 Sho stosuyetsya standartnogo vidhilennya kvantovij logichnij godinnik vidhilyayetsya na odnu sekundu kozhni 3 68 milyarda 3 68 109 rokiv todi yak u chinnogo na toj chas mizhnarodnogo standarta NIST F1 na fontani ceziyu en netochnist atomnogo godinnika bula priblizno 3 1 10 16 ochikuyetsya sho vin ni nabere ni vtratit sekundu za ponad 100 miljoniv 100 106 rokiv 7 8 U lipni 2019 roku vcheni NIST prodemonstruvali takij godinnik iz povnoyu neviznachenistyu 9 4 10 19 vidhilyayetsya na odnu sekundu kozhni 33 7 milyarda rokiv sho ye pershoyu demonstraciyeyu godinnika z neviznachenistyu nizhche 10 18 9 10 11 Kvantove upovilnennya chasured nbsp Zobrazheno yak dva godinniki ruhayutsya v prostori Minkovskogo Godinnik B ruhayetsya v paketi lokalizovanogo impulsu iz serednim impulsom pB todi yak godinnik A ruhayetsya u superpoziciyi lokalizovanih paketiv hvil impulsu iz serednim impulsom pA ta p0A Godinnik A vidchuvaye kvantovij vnesok v upovilnennya chasu yakij vin sposterigaye shodo godinnika V zavdyaki svoyemu neklasichnomu stanu ruhu 12 U statti do 2020 roku vcheni prodemonstruvali sho i yak kvantovi godinniki mozhut viprobuvati eksperimentalno perevirenu superpoziciyu nalezhnih chasiv cherez upovilnennya chasu u teoriyi vidnosnosti koli chas prohodit povilnishe dlya odnogo ob yekta po vidnoshennyu do inshogo ob yekta koli pershij ruhayetsya z bilshoyu shvidkistyu Pri kvantovomu upovilnenni chasu odin iz dvoh godinnikiv ruhayetsya v superpoziciyi dvoh lokalizovanih impulsiv hvilovih paketiv sho prizvodit do zmini do klasichnogo upovilnennya chasu 13 14 12 Gravitacijne upovilnennya chasu v povsyakdennih laboratornih masshtabahred U 2010 roci v rezultati eksperimentu dva kvantovi godinniki z ionami alyuminiyu buli roztashovani blizko odin do odnogo ale drugij buv vstanovlenij vishe na 30 5 sm porivnyano z pershim sho zrobilo efekt gravitacijnogo upovilnennya chasu pomitnim u povsyakdennih laboratornih masshtabah 15 Bilsh tochni eksperimentalni godinnikired Tochnist kvantovih godinnikiv na korotkij chas vitisnila godinniki na optichnih gratkah na osnovi stronciyu 87 ta itterbiyu 171 do 2019 roku 9 10 11 Eksperimentalnij godinnik na optichnij gratci en buv opisanij u statti Nature 2014 roku 16 U 2015 roci Ob yednanij institut laboratornoyi astrofiziki ociniv absolyutnu pohibku chastoti yih ostannogo godinnika na optichnij gratci na stronciyi 87 yak 2 1 10 18 sho vidpovidaye vimiryuvanomu gravitacijnomu upovilnennyu chasu dlya zmini visoti 2 sm 0 79 dyujm na planeti Zemlya sho za slovami spivrobitnika JILA NIST Jun Ye staye spravdi blizkim do togo shob buti korisnim dlya relyativistskoyi geodeziyi 17 18 19 Za takoyi neviznachenosti chastoti optichnij godinnik JILA yak ochikuyetsya ni nabere ni vtratit sekundu za bilsh nizh 15 milyardiv 1 5 1010 rokiv 20 Primitkired Ghose Tia 5 lyutogo 2010 Ultra Precise Quantum Logic Clock Puts Old Atomic Clock to Shame Wired Arhiv originalu za 23 Lyutogo 2014 Procitovano 7 lyutogo 2010 Frequency Ratio of Al and Hg Single ion Optical Clocks Metrology at the 17th Decimal Place PDF sciencemag org 28 bereznya 2008 Arhiv originalu PDF za 3 Bereznya 2019 Procitovano 31 lipnya 2013 Quantum Clock Proves to be as Accurate as World s Most Accurate Clock azonano com 7 bereznya 2008 Arhiv originalu za 18 Serpnya 2008 Procitovano 6 listopada 2012 Swenson Gayle 7 chervnya 2010 Press release NIST Quantum Logic Clock Rivals Mercury Ion as World s Most Accurate Clock angl NIST Arhiv originalu za 2 Chervnya 2017 Procitovano 5 Grudnya 2020 NIST s Second Quantum Logic Clock Based on Aluminum Ion is Now World s Most Precise Clock Arhivovano 5 Veresnya 2010 u Wayback Machine NIST 4 February 2010 C W Chou D Hume J C J Koelemeij D J Wineland amp T Rosenband 17 lyutogo 2010 Frequency Comparison of Two High Accuracy Al Optical Clocks PDF NIST Arhiv originalu PDF za 21 Lipnya 2011 Procitovano 9 lyutogo 2011 NIST s Second Quantum Logic Clock Based on Aluminum Ion is Now World s Most Precise Clock Presreliz National Institute of Standards and Technology 4 lyutogo 2010 Arhiv originalu za 5 Veresnya 2010 Procitovano 4 listopada 2012 NIST F1 Cesium Fountain Atomic Clock The Primary Time and Frequency Standard for the United States NIST 26 serpnya 2009 Arhiv originalu za 19 Serpnya 2016 Procitovano 2 travnya 2011 a b Brewer S M Chen J S Hankin A M Clements E R Chou C W Wineland D J Hume D B Leibrandt D R 15 lipnya 2019 Al 27 Quantum Logic Clock with a Systematic Uncertainty below 10 18 Physical Review Letters angl 123 3 arXiv 1902 07694 doi 10 1103 PhysRevLett 123 033201 a b Wills Stewart July 2019 Optical Clock Precision Breaks New Ground Arhiv originalu za 26 Serpnya 2019 a b Dube Pierre 15 lipnya 2019 Viewpoint Ion Clock Busts into New Precision Regime Physics angl 12 Arhiv originalu za 3 Grudnya 2020 Procitovano 5 Grudnya 2020 a b Smith Alexander R H Ahmadi Mehdi 23 zhovtnya 2020 Quantum clocks observe classical and quantum time dilation Nature Communications angl 11 1 5360 doi 10 1038 s41467 020 18264 4 ISSN 2041 1723 PMC 7584645 PMID 33097702 Arhiv originalu za 24 Bereznya 2022 Procitovano 10 listopada 2020 nbsp Available under CC BY 4 0 Arhivovano 16 Zhovtnya 2017 u Wayback Machine some content of it has been used here Timekeeping theory combines quantum clocks and Einstein s relativity phys org angl Arhiv originalu za 25 Listopada 2020 Procitovano 10 listopada 2020 O Callaghan Jonathan Quantum Time Twist Offers a Way to Create Schrodinger s Clock Scientific American angl Arhiv originalu za 30 Listopada 2020 Procitovano 10 listopada 2020 Einstein s time dilation apparent when obeying the speed limit Presreliz Ars Technica 24 veresnya 2010 Arhiv originalu za 12 Listopada 2020 Procitovano 10 kvitnya 2015 Bloom B J Nicholson T L Williams J R Campbell S L Bishof M Zhang X Zhang W Bromley S L Ye J 22 sichnya 2014 An optical lattice clock with accuracy and stability at the 10 18 level Nature 506 7486 71 5 arXiv 1309 1137 Bibcode 2014Natur 506 71B doi 10 1038 nature12941 PMID 24463513 T L Nicholson S L Campbell R B Hutson G E Marti B J Bloom R L McNally W Zhang M D Barrett M S Safronova G F Strouse W L Tew J Ye 21 kvitnya 2015 Systematic evaluation of an atomic clock at 2 10 18 total uncertainty Nature Communications 6 6896 arXiv 1412 8261 Bibcode 2015NatCo 6 6896N doi 10 1038 ncomms7896 PMC 4411304 PMID 25898253 JILA Scientific Communications 21 kvitnya 2015 About Time Arhiv originalu za 19 veresnya 2015 Procitovano 27 chervnya 2015 Laura Ost 21 kvitnya 2015 Getting Better All the Time JILA Strontium Atomic Clock Sets New Record National Institute of Standards and Technology Arhiv originalu za 9 Zhovtnya 2015 Procitovano 17 zhovtnya 2015 James Vincent 22 kvitnya 2015 The most accurate clock ever built only loses one second every 15 billion years The Verge Arhiv originalu za 27 Sichnya 2018 Procitovano 26 chervnya 2015 Otrimano z https uk wikipedia org wiki Kvantovij godinnik