کریستال‌های زمان؛ نسل آینده ساعت‌های فوق‌دقیق کوانتومی؟

نگه‌داشتن زمان با دقت فوق‌العاده، یکی از چالش‌های پیچیده علم مدرن است. ساعت‌های اتمی نویی که امروز در سامانه‌های حیاتی مانند GPS استفاده می‌شوند، با وجود دقت بالا، بزرگ و پرمصرف هستند. اکنون یک مطالعه جدید نشان می‌دهد کریستال‌های زمان می‌توانند راهکاری ساده‌تر و حتی دقیق‌تر برای اندازه‌گیری زمان ارائه دهند.

کریستال زمان چیست؟

کریستال‌های زمان حالتی غیرمعمول از ماده هستند که نه در فضا، بلکه در زمان الگوی تکرارشونده دارند. این سامانه‌ها دارای نوسانی ذاتی و خودپایدار هستند که بدون نیاز به تحریک مداوم خارجی شکل می‌گیرد. این ویژگی، نقطه تمایز اصلی آن‌ها با ساعت‌های متعارف است.

مقایسه با ساعت‌های اتمی نوری

ساعت‌های اتمی نوری کنونی، با سرد کردن اتم‌ها توسط لیزر و تحریک الکترون‌ها، نوری با فرکانس فوق‌پایدار تولید می‌کنند. این فرکانس بالا دقت بی‌سابقه‌ای را ممکن ساخته، اما به مصرف انرژی زیاد، لیزرهای قدرتمند و حساسیت بالا به نویز محیطی نیاز دارد.

یافته‌های کلیدی پژوهش

پژوهشگران برای آزمودن قابلیت «ساعت‌بودن» کریستال‌های زمان، یک مدل ریاضی شامل ۱۰۰ ذره کوانتومی طراحی کردند. نتایج مقایسه بین حالت معمول (وابسته به تحریک خارجی) و حالت کریستال زمانی قابل توجه بود: با کاهش بازه‌های زمانی قابل اندازه‌گیری، دقت حالت معمول به سرعت افت می‌کرد، در حالی که حالت کریستال زمانی پایداری خود را حفظ می‌کرد. این نشان می‌دهد نوسان درونی کریستال زمان می‌تواند مرجع زمانی مطمئن‌تری باشد.

چالش‌های پیش رو و آینده

این نتایج در حال حاضر صرفاً تئوری هستند. ساخت یک ساعت عملی مبتنی بر کریستال زمان با چالش‌های فنی فراوانی از جمله نویز محیطی و نقص‌های سامانه‌ها روبرو است. با این حال، این پژوهش پایه‌ای محکم برای مسیری تازه در زمان‌سنجی کوانتومی فراهم کرده است. در صورت تحقق تجربی، این فناوری می‌تواند آینده ناوبری پیشرفته، ارتباطات امن و دیگر فناوری‌های وابسته به دقت زمانی را دگرگون کند.

منبع: hamshahrionline.ir

اخبار علم و فناوری