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世界各地的计量机构使用基于原子自然振荡的原子钟来管理我们的时间。这些钟表在卫星导航或数据传输等应用中举足轻重，最近，通过在光学原子钟中使用更高的振荡频率，这些钟表得到了改进。

因斯布鲁克物理学家将链中的所有粒子相互纠缠，产生了所谓的挤压量子态。资料来源：Steven Burrows 和雷伊小组/JILA

现在，由克里斯蒂安-罗斯（Christian Roos）领导的因斯布鲁克大学和奥地利科学院量子光学与量子信息研究所（IQOQI）的科学家们展示了如何利用产生纠缠的特殊方法来进一步提高光学原子钟功能不可或缺的测量精度。

"量子系统的观测总是受到一定统计不确定性的影响。"Christian Roos 团队的 Johannes Franke 解释说："这是量子世界的本质决定的。"纠缠可以帮助我们减少这些误差"。

在美国博尔德 JILA 理论家安娜-玛丽亚-雷伊的支持下，因斯布鲁克的物理学家们在实验室里对纠缠粒子集合的测量精度进行了测试。研究人员使用激光来调节排列在真空室中的离子之间的相互作用，并将它们纠缠在一起。

"相邻粒子之间的相互作用会随着粒子间距离的增加而减弱。因此，我们利用自旋交换相互作用，让系统表现得更有集体性，"因斯布鲁克大学理论物理系的拉斐尔-考布吕格尔解释说。

因此，链中的所有粒子都相互纠缠，产生了所谓的挤压量子态。物理学家以此证明，通过将 51 个离子与单个粒子纠缠在一起，测量误差大约可以减半。在此之前，纠缠增强传感主要依赖于无限的相互作用，这就限制了它只适用于某些量子平台。

"因斯布鲁克量子物理学家通过实验证明，量子纠缠使传感器更加灵敏。"克里斯蒂安-罗斯说："我们在实验中使用了一种光学转变，原子钟也采用了这种转变。这项技术可以改善目前使用原子钟的领域，如卫星导航或数据传输。此外，这些先进的时钟还能为寻找暗物质或确定基本常数的时间变化等研究提供新的可能性。"

克里斯蒂安-罗斯和他的团队现在希望在二维离子群中测试这种新方法。目前的研究成果发表在《自然》（Nature）杂志上。在同一期杂志上，研究人员利用中性原子发表了非常相似的结果。在因斯布鲁克进行的研究得到了奥地利科学基金 FWF 和奥地利蒂罗尔工业联合会等机构的资助。