Квантовые часы чувствуют гравитационное замедление ⚡ экспресс
Гравитационное замедление времени заставляет часы на разной высоте идти по-разному. В новой работе предлагается квантово-интерферометрическая схема: фотонные часы в виде частотных гребёнок хранятся в двух квантовых запоминающих устройствах на разных высотах, создавая суперпозицию собственных времён. Интерференция фотонов после извлечения выявляет сдвиг фазы, который усиливается в N раз при использовании 2N-фотонных запутанных состояний. При параметрах существующих рубидиевых и цезиевых ячеек эффект наблюдается для перепада высот 10–100 метров и времени хранения порядка секунд, а комбинации с редкоземельными ионами сокращают нужную высоту до метров.
Время течет медленнее у земли, чем на крыше — это предсказал Эйнштейн в теории относительности. Чтобы заметить крошечную разницу, физики предлагают использовать пару фотонов, связанных подобно голосам в дуэте. Частицы отправляют в две световые ловушки на разной высоте, где они ждут, пока время для них расходится. Затем их выпускают и смешивают в устройстве Хонга-У-Мандела. Если фотоны синхронны, они гасят друг друга, и детектор молчит — как два камертона в унисон. Но гравитация меняет частоту (окраску) света, нарушая гармонию. Чтобы усилить эффект, берут не пару, а ансамбль из многих частиц. Тогда малейшая фальшь заметнее — хор слышнее солиста.
Такой метод приближает проверку квантовой физики в искривлённом пространстве-времени прямо в лаборатории.
🎯 За год разница хода часов между подвалом и чердаком составляет менее одной миллиардной доли секунды — новый метод делает ее заметной за пару секунд.
🎬 В фильме «Интерстеллар» время у чёрной дыры замедляется драматично; здесь — скромный, но реальный лабораторный отголосок.