没有什么能像原子的心脏跳动。但即使是振动核的清脆滴答声也受到量子力学定律所施加的不确定性的限制。
几年前麻省理工学院和塞尔维亚贝尔格莱德大学的研究人员提出，量子可以推动时钟超越这个模糊的界限。
现在，我们以实验的形式进行了概念验证。物理学家将镱 171 原子云与周围镜厅反射的光子流连接在一起，并测量它们微小摆动的时间。
他们的结果表明，以这种方式纠缠原子可以加速原子核钟的时间测量过程，使它们比以往任何时候都更加精确。原则上，基于这种新方法的时钟自时间本身诞生以来只会损失 100 毫秒。
与其他基于铯和钍原子核的尖端时钟类似，这种装置中的时间被镱原子核吸收特定光能后的振荡所划分。
由于镱核心的嗡嗡声速度比铯原子核快 100,000 倍，因此它可以实现更加精确的计时机制。
但到了某个时候，量子物理学表明不可能准确说出原子振荡的开始和停止位置。这标准量子限制(SQL) 就像原子钟摆上的模糊物一样；你可能有一个更快的时钟，但如果你连测量都不能，那它有什么用呢？
如果没有办法克服这个障碍，即使我们将一组原子核换成更精确的类型也并不重要——它们的量子混乱性对原子钟的精度设置了严格的限制。
一个技巧是记录由数百个微小原子摆组成的晶格内同时发出嗡嗡声的多个原子的频率。当前的原子钟技术使用尽可能稳定的激光器，为每个原子提供极其相似的光频率。通过将他们的集体模糊结合起来，个人的不确定性就会消失。
这种新方法在平均过程中更进一步。通过以纠缠原子自旋量子概率的方式将原子连接在一起，可以重新分配系统中的不确定性，从而以牺牲其他部分为代价来提高某些部分的精度。
“这就像光充当原子之间的通讯纽带一样，”说麻省理工学院物理学家迟舒。
“第一个看到这种光的原子会稍微改变光，并且该光也会改变第二个原子和第三个原子，并且通过许多循环，原子集体彼此了解并开始表现相似。”
无论使用哪种方法，听的时间越长，最终的结果就越精确。在这种情况下，团队发现纠缠使测量过程比作用于 SQL 的时钟快大约三倍。
这看起来似乎并没有那么引人注目，但速度的提升可能正是我们研究宇宙对时间的一些更微妙影响所需要的。
“随着宇宙的老化，光速会改变吗？电子的电荷会改变吗？”说麻省理工学院的首席研究员 Vladan Vuletic。
“这就是你可以用更精确的原子钟探测到的东西。”
它甚至可以让我们找到一个点广义相对论崩溃了，指出将时空的定义曲率与量子场的不确定性联系起来的新物理学。或者让我们更好地衡量罚款暗物质的时间扭曲特性。
站在物理学和天文学新时代的边缘，我们确实需要时间支持。
这项研究发表于自然。
