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| Explorando el proyecto Sr3 con los investigadores Dr. Y. A. Yang y Maya Miklos. Cortesía de Kyungtae Kim/JILA, Universidad de Colorado, Boulder. |
Un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y la Universidad de Colorado ha logrado un avance impresionante en la medición del tiempo: un reloj óptico de red óptica basado en átomos de estroncio que utiliza entrelazamiento cuántico para alcanzar una precisión nunca antes vista.
Los relojes ópticos funcionan midiendo la frecuencia de luz absorbida o emitida por átomos enfriados con láser y atrapados en un patrón de interferencia de luz llamado red óptica. Esto permite medir el tiempo con una exactitud mucho mayor que los relojes clásicos, y detectar fenómenos físicos extremadamente sutiles. El entrelazamiento cuántico, un fenómeno donde dos o más partículas comparten estados independientemente de la distancia que las separa, se utilizó para mejorar la precisión del reloj, reduciendo el ruido que normalmente limita los relojes ópticos.
El nuevo reloj contiene aproximadamente 30,000 átomos de estroncio organizados en una cuadrícula láser bidimensional. Los investigadores aplicaron una técnica llamada spin-squeezing a dos grupos de átomos, un tipo de entrelazamiento que permite reducir las fluctuaciones aleatorias y medir con mayor exactitud.
Según la coautora Maya Miklos, “los relojes atómicos ópticos miden la frecuencia de un láser ultrastable usando transiciones atómicas de larga vida. Con mediciones más precisas de la fracción de átomos excitados por el láser, la estabilidad del reloj mejora”. En otras palabras, la precisión del reloj aumenta gracias a que los átomos entrelazados actúan coordinadamente, eliminando parte del “ruido cuántico” que normalmente limita las mediciones.
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| Resonador óptico innovador para crear estados atómicos comprimidos | Fotografía de Carl Sauer |
Comparado con un reloj de estroncio tradicional, este diseño logró una precisión fraccional de 1.1 × 10-18, un nivel récord que supera los límites cuánticos estándar. Este avance abre la puerta a la creación de redes de relojes ópticos entrelazados que podrían revolucionar campos como geofísica, astronomía y pruebas de física fundamental.
Además, los investigadores planean usar estos relojes para estudiar cómo la gravedad y la dilatación del tiempo afectan a sistemas cuánticos al colocar relojes a diferentes alturas y compararlos. Este tipo de experimentos permitirá explorar la física más profunda del tiempo y del espacio de manera práctica y extremadamente precisa.
“En el futuro, esperamos que redes cuánticas de relojes ópticos abran nuevas posibilidades en múltiples áreas científicas, desde la exploración del planeta hasta la comprensión de fenómenos fundamentales del universo”, concluyó el Dr. Yang.
Fuentes, créditos y referencias:
Y. A. Yang et al, Clock Precision beyond the Standard Quantum Limit at 10−18 Level, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/6v93-whwq. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2505.04538
