Mérési áttörés a kvantumtechnológiában: 88 év után pontosították a stroncium frekvenciáját

meresi-attores-a-kvantumtechnologiaban

A mikroszkopikus részecskék precíz irányítása adja a kvantumszámítógépek és a szuperpontos atomórák alapját. A dél-koreai Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) kutatói most áttörést értek el: 88 év után először mérték újra a stroncium (Sr) atom egyik legfontosabb átmeneti frekvenciáját, az eddigi bizonytalanságot az ötvenedére csökkentve.

Nyolcvannyolc éves mérést váltottak le

A stroncium kiemelt szerepet játszik az optikai rácsórákban, a kvantumszenzorokban és a semleges atomos kvantumszámítógépekben. Az atomok irányításához és hűtéséhez lézerfényt használnak, ám a folyamat hatékonysága azon múlik, mennyire pontosan ismerjük azt a specifikus fényfrekvenciát, amelyre az atomok a legerősebben reagálnak. A nemzetközileg elfogadott referenciaérték egészen 1938-ból származott. Akkoriban a napfény spektrumát hasonlították össze a stroncium ívfényével, ami a mai kvantumtechnológiai követelményekhez képest jelentős pontatlanságot hagyott maga után. A szakembereknek emiatt eddig kézzel, az atomok közvetlen reakcióit figyelve kellett finomhangolniuk a lézereket ahelyett, hogy egy fix referenciaértékre támaszkodhattak volna.

Új szintre lép a kvantumos vezérlés

A KRISS kutatócsoportja egy évig tartó méréssorozat során határozta meg a 461 nanométeres kék lézerfény pontos abszolút frekvenciáját. Az új mérés 650,503815 Terahertzben rögzítette a pontos értéket, a korábbi bizonytalanságot pedig mindössze 5 Megahertzre szorította vissza. Ez az ötvenszeres pontosságnövekedés közvetlen előnyökkel jár a gyakorlatban:

  • Kiszámíthatóbbá teszi az atomok lézeres hűtését és csapdázását.
  • Csökkenti a kvantumszámítógépek és szenzorok beállítási idejét.
  • Stabilabb alapot teremt a jövőbeli optikai atomórák szabványosításához.

A pontosabb frekvenciaérték megszületése mutatja, hogy a legfejlettebb kvantumos rendszerek építéséhez néha évtizedes fizikai alapadatok újramérésére van szükség. Az új referenciával a kvantumtechnológiai berendezések stabilabban és kevesebb hibával üzemeltethetők.