新型原子钟已从一维扩展至三维，成为现存最精确的计时器——两小时内只有 10 千万亿分之 3.5 的误差（即 1 后跟 19 个零）。
时钟的建造者是演员是科罗拉多大学与美国国家标准与技术研究院合作的项目，该项目还于 2015 年创造了世界上最精确时钟的纪录保持者。
它的精度为 1 千万亿分之二分之一（18 个零），并且可以在 150 亿年内保持时间不丢失或增加一秒 -比宇宙的年龄还长。
“我们正在进入一个非常激动人心的时代，我们可以通过量子工程为了特定的测量目的，”NIST物理学家Jun Ye说道。
2015 年的原子钟基于一维锶原子晶格，由激光束固定到位。
新原子钟将这个晶格扩展为一个微小的 3D 立方体，并且填充气体的密度是之前一维原子钟的 1000 倍。
原子钟计时基于电子的行为当暴露于辐射时，该气体的原子周围。它们以非常精细的精度在两种能量状态之间来回跳跃。
这种电子跃迁的频率是原子钟计时的基础。
在一维原子钟中，每个原子都是独立测量的，因为当它们相互作用时，可能会导致不准确。
然而，在立方体中，气体变成了全局相互作用的原子集合，这些原子以一种相互避开的模式移动，被称为“量子多体系统”，最大限度地减少了碰撞并大大提高了准确性。
气体也有影响。该团队首次在原子钟中使用了一种称为费米气体或“量子气体”的物质，这是一种包含大量原子的物质相。。
与原子钟中传统使用的热气体不同，这种费米气体首次允许所有原子的属性受到限制。
这些特性意味着时钟将能够按比例放大。
“3D量子气体钟最重要的潜力是能够扩大原子数量，这将带来稳定性的巨大提升，”叶说。
“此外，我们可以达到以完全相干时间运行时钟的理想条件，这是指一系列滴答声可以保持稳定的时间。同时扩大原子数和相干时间的能力将使新一代时钟与上一代有质的不同。”
它可以达到与以前的原子钟相同的精度，速度快了 20 倍，在 10,000 个锶原子以每立方厘米超过 10 万亿个原子的密度堆积的情况下，保持稳定的滴答声 10 秒。
“这比之前的任何示威活动都有显着进步，”叶说。
准确的计时不仅对于确保您按时去看医生很重要。这对科学至关重要。极其精确的原子钟能够为研究目的提供计时和导航帮助。
它还可以帮助定义和完善时间测量。 “一个密西西比”适用于捉迷藏，但原子钟提供的精确度已经规定了标准秒。
原子钟是寻找原子钟的一个令人着迷的工具。
当原子钟与暗物质相互作用时，它们可以加快或减慢- 但绝对是极小的几分之一秒。同步原子钟可以以其他时钟无法检测到的方式检测这些差异。
“这种使用量子气体的新型锶钟是‘新量子革命’（有时被称为‘量子 2.0’）实际应用中取得的早期令人震惊的成功，”托马斯·奥布莱恩说，叶的主管。
“这种方法为 NIST 和 JILA 带来了巨大的希望，可以利用量子相关性进行广泛的测量和新技术，远远超出时间范围。”
该团队的研究成果已发表在期刊上科学。
