Vedci prekonali hranice času: Nové hodiny menia realitu

Znie to ako sci-fi, ale americkým fyzikom sa podarilo zdvojnásobiť presnosť atómových hodín. Ak sa ich technológia dostane do praxe, mohli by sme predpovedať zemetrasenia, skúmať temnú hmotu a možno aj predefinovať samotný pojem času.

Bežný človek si neuvedomuje, že bez atómových hodín by nefungovalo nič – GPS, online platby, dátové siete ani lety lietadiel. Sú neviditeľnou kostrou modernej civilizácie.

Teraz výskumníci z Massachusettského technologického inštitútu (MIT) dosiahli prelom, ktorý môže úplne zmeniť ich využitie.
Zdvojnásobili presnosť optických atómových hodín – prístrojov, ktoré merajú čas podľa vibrácií atómov iterbia, až 100 biliónkrát za sekundu.

Doteraz ich limitoval tzv. kvantový šum, ktorý maskoval prirodzený rytmus atómov. Fyzici však zistili, že laser, ktorý bol považovaný za rušivý element, môže presnosť naopak zvýšiť. Vďaka tomu sa hodiny dokážu „naladiť“ na dvojnásobný počet vibrácií.

Tím vedený Vladanom Vuletićom sa tejto téme venuje už roky. V roku 2020 preukázali, že prepletenie (entanglement) atómov môže znížiť šum a zlepšiť stabilitu. V roku 2022 experimentovali so „zvrátením času“, čo zjednodušene znamená, že signál sa dá zosilniť rozpojením a následným zlúčením atómov.

Najnovší výskum posunul tieto poznatky ešte ďalej: keď laser interaguje so zapletenými atómami, zanecháva jemnú stopu nazývanú globálna fáza. Táto fáza nesie informáciu o frekvencii lasera a umožňuje hodinám merať čas s dvojnásobnou presnosťou.

Takéto prenosné optické hodiny by mohli mať v budúcnosti obrovské využitie – od predpovedania zemetrasení, cez detekciu temnej hmoty, až po presné mapovanie priestoru a testovanie fyzikálnych zákonov mimo laboratórií.