眾所周知，原子鐘是當(dāng)前最精確的計(jì)時(shí)工具，目前最常用的銫原子鐘，它的每一次“滴答”都來(lái)源于原子吸收或釋放能量時(shí)發(fā)出的電磁波。由于電磁波本身的穩(wěn)定性，加上一系列精密儀器的輔助，原子鐘的精度甚至可以達(dá)到數(shù)億年才誤差1秒。

在這一基礎(chǔ)上，加州理工大學(xué)和噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們近期又研發(fā)出了基于光頻率的新型原子鐘，相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表在了物理學(xué)頂級(jí)刊物《Physical Review X》上。

新的時(shí)鐘設(shè)計(jì)基于2種已有的光學(xué)原子鐘，分別是基于捕獲單個(gè)帶電原子(離子)的原子鐘，以及將數(shù)千個(gè)中性原子捕獲在所謂光學(xué)晶格中的原子鐘。

第1種方式，在捕獲離子的過(guò)程中，只需要精確地分離和控制一個(gè)原子(離子)，就能提高時(shí)鐘的準(zhǔn)確性;第2種方式采用相反的思路，光學(xué)陣列方法的優(yōu)點(diǎn)則是擁有多個(gè)原子——原子越多，由于單個(gè)原子的隨機(jī)量子波動(dòng)而產(chǎn)生的不確定性就越少。

據(jù)了解，這個(gè)新的原子鐘綽號(hào)“鑷子鐘”，來(lái)源于科學(xué)家利用所謂“激光鑷子”來(lái)操縱單個(gè)原子的研究過(guò)程。他們用激光鑷子精確控制著40個(gè)原子，這樣就結(jié)合了2種方法的優(yōu)點(diǎn)。

在這篇題為《一種單原子讀出的原子陣列光學(xué)時(shí)鐘》概述寫(xiě)道：“在這里，我們演示了一種新的光學(xué)時(shí)鐘系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于一組單獨(dú)捕獲的中性原子陣列，采用單原子讀出?！?/p>

除了精度以外，這一技術(shù)的更大意義在于“該系統(tǒng)融合了離子和晶格時(shí)鐘的許多優(yōu)點(diǎn)，并為使用中性原子進(jìn)行量子模擬、計(jì)算搭建了一座橋梁”。