Обычные атомные часы напоминают камертон, который нужно держать в идеальной тишине и покое. Малейшее движение — и нота плывёт. Так и с атомами: их тепловое движение сдвигает частоту излучения, и сверхточные часы требуют почти полной остановки частиц. Это сложно, дорого и громоздко.
Авторы работы придумали, как «услышать» чистую ноту даже в шумном оркестре из трёх миллионов атомов стронция, разогретых до комнатной температуры. Ключ — два хитрых протокола возбуждения. Первый бьёт по атому сразу тремя лазерными импульсами, частоты которых подобраны так, что эффект Доплера взаимно уничтожается. Второй протокол действует в два шага: сначала один фотон, затем пара. Оба метода сократили время манипуляции до микросекунды — это в тысячи раз быстрее, чем раньше.
Теперь тот самый камертон можно использовать не в безмолвной лаборатории, а прямо на шумной улице. Результат — не просто ускорение, а снятие жёстких требований к вакууму и охлаждению. Это значит, что сверхточные атомные часы могут стать меньше, дешевле и доступнее — например, на спутниках или в мобильных квантовых приборах.
Три миллиона атомов в эксперименте — это примерно число людей в таком городе, как Мадрид, но все они помещались в объёме меньше напёрстка.
В романе «Вечность» Грега Игана квантовые часы, не требующие криогенных температур, становятся основой для межзвёздной навигации.