Исследователи из NIST создали самые точные в мире атомные часы на ионе алюминия, достигнув уровня точности в 19 знаков после запятой — это значительно превосходит предыдущие показатели. Этот прорыв стал результатом двух десятилетий усовершенствований в области квантовых технологий.
Ключевым фактором успеха стала разработка усовершенствованной ионной ловушки, в которой одновременно удерживаются ионы алюминия и магния. Такой подход обеспечивает исключительную стабильность и точность измерений, а также решает проблему охлаждения алюминия лазерным способом.
Основой новой методики стала квантовая спектроскопия, при которой ион магния выступает в роли посредника, позволяющего контролировать поведение алюминиевого иона без вмешательства в его работу. Это обеспечивает максимально точное отслеживание колебаний, задающих такт атомных часов.
Особое внимание уделялось стабилизации лазера — критического компонента для высокой точности. Также была проведена оптимизация конструкции устройства, включая ловушку для ионов и вакуумную систему.
Благодаря сотрудничеству с лабораторией JILA под руководством физика Джуна Йе удалось сократить время проведения измерений с трёх недель до полутора дней.
Этот рекорд не только приближает человечество к переопределению базовой единицы времени — секунды, — но и открывает новые возможности для фундаментальных исследований в области квантовой физики, геодезии и тестирования постоянства физических законов во времени и пространстве.