Найден метод многократного увеличения точности измерений частоты

Три группы ученых, работающие независимо друг от друга, нашли практически идентичные способы увеличения разрешающей способности и, следовательно, точности, квантово-магнитных датчиков.

Теперь такие датчики, использующиеся для измерений частоты электромагнитных колебаний, обеспечивают точность на много порядков превышающую точность любых других методов.

Первой из вышеупомянутых групп является группа из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH), второй – группа из Ульмского университета (Ulm University), Германия, а третья – из Гарвардского университета.

И что интересно само по себе, так это то, что все группы ученых практически одновременно и независимо друг от друга пришли к практически одному результату.

Технологии квантовых измерений стали в последнее время одним из основных инструментов для ученых-физиков. При помощи квантовых датчиков можно производить измерения широкого ряда фундаментальных физических величин, в том числе и частоты электромагнитных колебаний.

Однако, как и все квантовые устройства, такие датчики подвержены влиянию факторов окружающей среды, которые пагубно сказываются на точности измерений. И все три группы ученых нашли способ уменьшения влияния окружающей среды и увеличения точности измерений за счет использования классических атомных часов.

В качестве чувствительного элемента датчика все три группы использовали так называемую азотную вакансию, дефект кристалла алмаза, вызванный заменой одного атома углерода атомом азота.

Этот дефект является крошечным магнитом с полюсами, что делает его чрезвычайно чувствительным к внешнему магнитному полю.

Если не вдаваться сильно в подробности, в своих исследованиях ученые увеличили глубину реакции азотной вакансии на изменения внешнего магнитного поля путем проведения активации азотной вакансии и измерений через строго определенные промежутки времени. А эти промежутки времени с очень высокой точностью задавались внешними часами.

В результате синхронизации моментов измерений точность этих измерений превысила точность любых других технологий измерений частоты на целых девять порядков, что является совершенно фантастическим улучшением.

И такие высокоточные измерения частоты позволят ученым производить столь же точные измерения некоторых других физических величин, что в свою очередь, даст им в руки возможность зарегистрировать и изучить эффекты и явления, ускользавшие от их внимания до последнего времени.

Источник