新型原子鐘已從一維擴展至三維，成為現存最精確的計時器——兩小時內只有 10 千萬億分之 3.5 的誤差（即 1 後跟 19 個零）。
時鐘的建造者是演員是科羅拉多大學與美國國家標準與技術研究院合作的項目，該項目還在 2015 年創造了世界上最精確時鐘的紀錄保持者。
它的精度為 1 千萬億分之二分之一（18 個零），並且可以在 150 億年內保持時間不丟失或增加一秒 -比宇宙的年齡還長。
「我們正在進入一個非常令人興奮的時代，我們可以透過量子工程為了特定的測量目的，”NIST物理學家Jun Ye說道。
2015 年的原子鐘是基於一維鍶原子晶格，由雷射光束固定到位。
新原子鐘將這個晶格擴展為一個微小的 3D 立方體，並且填充氣體的密度是先前一維原子鐘的 1000 倍。
原子鐘計時基於電子的行為當暴露於輻射時，該氣體的原子周圍。它們以非常精細的精度在兩種能量狀態之間來回跳躍。
這種電子躍遷的頻率是原子鐘計時的基礎。
在一維原子鐘中，每個原子都是獨立測量的，因為當它們相互作用時，可能會導致不準確。
然而，在立方體中，氣體變成了全局相互作用的原子集合，這些原子以一種相互避開的模式移動，被稱為“量子多體系統”，最大限度地減少了碰撞並大大提高了準確性。
氣體也有影響。該團隊首次在原子鐘中使用了一種稱為費米氣體或「量子氣體」的物質，這是一種包含大量原子的物質相。。
與原子鐘中傳統使用的熱氣體不同，這種費米氣體首次允許所有原子的屬性受到限制。
這些特性意味著時鐘將能夠按比例放大。
「3D量子氣體鐘最重要的潛力是能夠擴大原子數量，這將帶來穩定性的巨大提升，」葉說。
「此外，我們可以達到以完全相干時間運行時鐘的理想條件，這是指一系列滴答聲可以保持穩定的時間。同時擴大原子數和相干時間的能力將使新一代時鐘與上一代有質的不同。
它可以達到與以前的原子鐘相同的精度，速度快了 20 倍，在 10,000 個鍶原子以每立方厘米超過 10 萬億個原子的密度堆積的情況下，保持穩定的滴答聲 10 秒。
「這比之前的任何示威活動都有顯著進步，」葉說。
準確的計時不僅對於確保您按時去看醫生很重要。這對科學至關重要。極其精確的原子鐘能夠幫助計時和導航以用於研究目的。
它還可以幫助定義和完善時間測量。 「一個密西西比」適用於捉迷藏，但原子鐘提供的精確度已經規定了標準秒數。
原子鐘是尋找原子鐘的一個令人著迷的工具。
當原子鐘與暗物質相互作用時，它們可以加快或減慢- 但絕對是極小的幾分之一秒。同步原子鐘可以以其他時鐘無法偵測到的方式檢測這些差異。
「這種使用量子氣體的新型鍶鐘是『新量子革命』（有時被稱為『量子 2.0』）實際應用中取得的早期令人震驚的成功，」托馬斯·奧布萊恩說，葉的主管。
“這種方法為 NIST 和 JILA 帶來了巨大的希望，可以利用量子相關性進行廣泛的測量和新技術，遠遠超出時間範圍。”
該團隊的研究成果已發表在期刊上科學。
