原子的量子振盪包含一定的信息集。 如果科學家能夠準確測量這些振盪並繪製它們隨時間的變化，那麼他們可以將原子鐘的精度提高至少 15 倍，並提高原子系統的量子傳感器的精度，其振盪可以指示暗物質的存在、引力波，甚至是新的、意想不到的現象，我們仍然一無所知。
阻礙科學家測量最精細振動的主要障礙是我們世界的“噪音”，它阻礙了這些原子振動。 因此，麻省理工學院的科學家們設法通過兩個關鍵過程發送粒子來顯著放大原子振動的量子變化：量子糾纏和時間反轉。
麻省理工學院的物理學家以這樣一種方式操縱量子糾纏的原子，使粒子表現得好像它們在時間倒退一樣。 當研究人員有效地重新纏繞原子振動的磁帶時，這些振動的任何變化都會以這樣一種方式被放大，以至於它們可以很容易地被測量出來。 該方法被命名為SATIN。
在他們的新研究中，該團隊研究了 400 個超冷鐿原子，鐿是現代原子鐘中使用的兩種原子之一。 他們將原子冷卻到略高於絕對零的溫度，在這個溫度下，大多數經典效應（如熱）消失，原子的行為完全由量子效應決定。
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該團隊使用激光系統捕獲原子，然後發出帶有藍色“糾纏”的光，導致原子在相關狀態下振盪。 他們讓糾纏的原子及時演化，然後將它們暴露在一個小磁場中，這會產生小的量子變化，稍微改變原子的集體振動。
用現有的測量工具是不可能檢測到這種轉變的。 相反，該團隊應用時間反轉來放大這個量子信號。 為了做到這一點，他們使用了另一種帶有紅色調的激光，它刺激了原子的解體，就好像它們在時間的相反方向上演化一樣。 然後，他們測量了粒子返回糾纏狀態時的振盪，發現它們的最終階段與初始階段明顯不同——清楚的證據表明，在它們的前向演化中某處發生了量子變化。
該團隊用 50 到 400 個原子的雲重複了這個實驗數千次，每次都觀察到量子信號的預期放大。 這證實了第一次實驗的結果。 這種方法將使原子鐘如此精確，以至於在宇宙的整個生命週期中，它比當前宇宙時間晚不到 20 毫秒。
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