Pela primeira vez, cientistas da Universidade de Oxford conseguiram demonstrar uma rede de dois relógios atômicos ópticos emaranhados e mostrar como o emaranhamento entre os relógios remotos pode ser usado para melhorar sua precisão de medição, de acordo com pesquisa publicada esta semana por <Natureza .
Melhorar a precisão das comparações de frequência entre vários relógios atômicos oferece o potencial de desbloquear nossa compreensão de todos os tipos de fenômenos naturais. É essencial, por exemplo, na medição da variação espaço-temporal de constantes fundamentais, para geodésia onde a frequência dos relógios atômicos é usada para medir as alturas de dois locais, e até mesmo na busca de matéria escura.

Limite fundamental de precisão

O emaranhamento – um fenômeno quântico no qual duas ou mais partículas se unem de modo que não podem mais ser descritas independentemente, mesmo a grandes distâncias – é a chave para atingir o limite fundamental de precisão determinado pela teoria quântica. Embora experimentos anteriores tenham demonstrado que o emaranhamento entre relógios no mesmo sistema pode ser usado para melhorar a qualidade das medições, esta é a primeira vez que pesquisadores conseguiram fazer isso entre relógios em dois sistemas separados remotamente emaranhados. Este desenvolvimento abre caminho para aplicações como as mencionadas acima, onde é vital comparar as frequências de átomos em locais separados com a maior precisão possível.

Bethan Nichol, uma das autoras do artigo publicado na Nature , disse:"Graças a anos de trabalho duro de toda a equipe de Oxford, nosso aparelho de rede pode produzir pares de íons emaranhados com alta fidelidade e alta taxa com o apertar de um botão. Sem essa capacidade, esta demonstração não teria sido possível. "

Rede quântica de última geração

A equipe de Oxford usou uma rede quântica de última geração para alcançar seus resultados. Desenvolvida pelo Hub de Computação Quântica e Simulação (QCS) do Reino Unido, um consórcio de 17 universidades liderado pela Universidade de Oxford, essa rede foi projetada para computação quântica e comunicação, e não para metrologia aprimorada quântica, mas o trabalho dos pesquisadores demonstra a versatilidade de tais sistemas. Os dois relógios usados ​​para o experimento estavam a apenas 2 metros de distância, mas, em princípio, essas redes podem ser dimensionadas para cobrir distâncias muito maiores.

"Embora nosso resultado seja uma prova de princípio e a precisão absoluta que alcançamos seja algumas ordens de magnitude abaixo do estado da arte, esperamos que as técnicas mostradas aqui possam um dia melhorar os sistemas de última geração, " explica o Dr. Raghavendra Srinivas, outro dos autores do artigo. “Em algum momento, o emaranhamento será necessário, pois fornece um caminho para a precisão máxima permitida pela teoria quântica”.

O professor David Lucas, cuja equipe em Oxford foi responsável pelo experimento, disse:"Nosso experimento mostra a importância das redes quânticas para a metrologia, com aplicações em física fundamental, bem como nas áreas mais conhecidas de criptografia quântica e computação quântica. ." + Explorar mais

O emaranhamento de dois sistemas de memória quântica distantes 12,5 km um do outro