Chế tạo thành công đồng hồ lượng tử thế hệ mới

Theo các nhà khoa học, mẫu đồng hồ lượng tử này cho độ chính xác gấp nhiều lần phiên bản tiền nhiệm.

Những chiếc đồng hồ lượng tử cho độ chính xác cao hơn đồng hồ thông thường mà chúng ta thường xem. Các nhà khoa học sử dụng đồng hồ lượng tử cho nhiều mục đích khác nhau, nếu độ chính xác của chúng càng cao, thông tin chúng mang về càng giá trị.

Mặc dù với độ chính xác cao, chiếc đồng hồ lượng tử hiện hành vẫn chưa được coi là hoàn hảo.

Hiện tại, một nhóm nhà nghiên cứu đã tạo ra mẫu đồng hồ được cho là chính xác hơn bất kỳ chiếc đồng hồ nào đang hoạt động kể cả đó là đồng hồ lượng tử.

Lý giải cho sự chính xác này, các nhà khoa học cho biết thay vì sử dụng nguyên tử xêsi như những mẫu đồng hồ khác, họ đã sử dụng nguyên tử ytterbi có số chu kỳ dao động trong một giây nhiều hơn 100.000 lần so với xêsi. Điều này cho phép độ chia nhỏ nhất của đồng hồ thấp hơn, cho ra kết quả chính xác hơn.

Đồng hồ lượng tử thế hệ cũ dùng nguyên tử xêsi. (Ảnh: Wikipedia).

Cải tiến lớn nhất của mẫu đồng hồ này là các nhà khoa học đã áp dụng lý thuyết rối lượng tử trong các nguyên tử ytterbi. Rối lượng tử là một tính chất kỳ lạ của vật lý lượng tử. Nó cho phép xác định tính chất của 2 vật chất trong khi chỉ cần quan sát một trong hai.

Đến bây giờ, chúng ta vẫn còn rất mơ hồ về cách mà 2 hạt vật chất liên kết với nhau, thậm chí khả năng truyền, nhận thông tin của chúng còn nhanh hơn cả tốc độ ánh sáng. Điều này phá vỡ mọi nguyên tắc vật lý.

Các nguyên tử được chứa trong một khoang. Khi một tia laser chiếu qua khoang này, hiện tượng rối nguyên tử xảy ra và tần số dao động của chúng được ghi nhận lại. Điều này cho phép chiếc đồng hồ lượng tử hoạt động chính xác hơn. (Ảnh: SciTechDaily).

Đối với chiếc đồng hồ lượng tử thế hệ mới, rối lượng tử giữa các nguyên tử ytterbi cho phép chúng dao động với độ chính xác cao hơn so với một đám mây nguyên tử bất kỳ.

"Các nguyên tử như thể giao tiếp với nhau thông qua ánh sáng. Nếu như ánh sáng chỉnh sửa nguyên tử thứ nhất, thì nó cũng làm điều tương tự với nguyên tử thứ 2 và 3. Sau nhiều chu kỳ, các nguyên tử dần nhận biết được nhau và bắt đầu hoạt động tương tự nhau", Chi Shu, đồng tác giả của bài nghiên cứu cho biết.

Nếu như ta bắt đầu cho chạy mẫu đồng hồ lượng tử cũ từ lúc vũ trụ được hình thành, tức khoảng 13,8 tỷ năm trước, đến lúc này chiếc đồng hồ ấy đã chạy sai 0,5 s. Cùng một điều kiện trên, mẫu đồng hồ lượng tử đang được nghiên cứu chỉ có sai số là 0,1 s.

Cập nhật: 21/12/2020 Theo Zing