圖中是該原子鐘測量鐿原子與激光糾纏時(shí)產(chǎn)生的振蕩。

　　新浪科技訊 北京時(shí)間12月18日消息，據國外媒體報道，目前，美國專(zhuān)家最新設計出一種新型原子鐘，它非常精確，如果讓它持續運行140億年（相當于當前宇宙的年齡），其誤差竟然不到0.1秒。

　　他們利用一種叫做量子糾纏的奇特現象，在該現象中粒子會(huì )緊密地連接在一起。研究人員解釋稱(chēng)，量子糾纏有助于減少原子振蕩時(shí)產(chǎn)生的不確定性，能夠精準計時(shí)。

　　原子鐘可以揭曉構成宇宙四分之三以上難以捉摸的“暗物質(zhì)”，也可以用于研究引力對時(shí)間的影響。該論文作者、美國麻省理工學(xué)院電子工程師愛(ài)德溫·佩德羅佐·佩那菲爾說(shuō)：“與目前最先進(jìn)的光學(xué)時(shí)鐘相比，量子糾纏增強光學(xué)原子鐘有可能在1秒內達到更高精度?！?/span>

　　就像落地式大擺鐘利用擺錘的擺動(dòng)進(jìn)行計時(shí)一樣，原子鐘利用激光來(lái)測量原子云的有規律振動(dòng)，這是科學(xué)家目前可以觀(guān)測到最穩定的周期性事件。

　　在理想情況下，人們可以利用單個(gè)原子的運動(dòng)進(jìn)行計時(shí)，然而在原子尺度上，量子力學(xué)的奇特規則開(kāi)始發(fā)揮作用，同時(shí)該測量結果受統計概率影響，必須取平均數值才能產(chǎn)生可靠的數據。

　　該論文合著(zhù)作者、美國麻省理工學(xué)院物理學(xué)家西蒙尼·科倫坡解釋稱(chēng)，當增加原子數量時(shí)，所有這些原子的平均值都趨向于正確值。

　　當前原子鐘能測量數千個(gè)超冷原子，使用激光將它們聚集在“光學(xué)陷阱”中，然后用另一種頻率與被測原子振動(dòng)頻率相似的激光探測它們。

　　然而，即使是這種方法也存在一定程度的量子不確定性，但正如研究小組所展示的那樣，其中一些問(wèn)題可以通過(guò)量子糾纏消除，通過(guò)量子糾纏，可獲得一組原子的相關(guān)測量結果。

　　研究人員解釋稱(chēng)，這意味著(zhù)糾纏原子的單個(gè)振蕩在一個(gè)共同頻率附近收緊，從而提高了時(shí)鐘測量的精度。在他們的最新時(shí)鐘設計中，佩那菲爾和同事將大約350個(gè)鐿原子（稀土元素）糾纏在一起，鐿原子每秒振蕩10萬(wàn)次，比鈀原子（傳統原子鐘中使用的元素）的振蕩頻率更高，這一事實(shí)意味著(zhù)，如果原子振蕩跟蹤準確的話(huà)，這種新型時(shí)鐘甚至可以分辨出更短暫時(shí)間范圍的差異。

　　麻省理工學(xué)院物理學(xué)家遲舒（音譯）說(shuō)：“這就好像光充當原子之間的通訊紐帶，看到光的第一個(gè)原子能輕微地改變這束光，這束光也會(huì )改變第二個(gè)原子、第三個(gè)原子，經(jīng)過(guò)許多個(gè)周期，原子集體相互了解，并開(kāi)始表現出類(lèi)似的行為特征?！?/span>

　　然后，研究小組使用另一種激光測量原子的平均頻率，與現有原子鐘所用方法類(lèi)似，研究小組發(fā)現，這種量子糾纏使時(shí)鐘以4倍速度達到預期精度。

　　麻省理工學(xué)院物理學(xué)家弗拉丹·魯雷蒂克說(shuō)：“我們可以通過(guò)測量更長(cháng)時(shí)間來(lái)使時(shí)鐘更加精確，問(wèn)題在于你需要多長(cháng)時(shí)間才能達到一定精度，許多現象需要用快速的時(shí)間尺度來(lái)衡量。最新時(shí)鐘的設計可以用于更好地解決宇宙中各種未解之謎，隨著(zhù)宇宙年齡的增長(cháng)，光的速度會(huì )改變嗎？電荷會(huì )改變嗎？你可以用更精確的原子鐘進(jìn)行探測?！蹦壳?，這項研究報告發(fā)表在近期出版的《自然》雜志上。