世界各地的計量機構使用基於原子自然振蕩的原子鐘來管理我們的時間。這些鐘錶在衛星導航或數據傳輸等應用中舉足輕重，最近，通過在光學原子鐘中使用更高的振盪頻率，這些鐘錶得到了改進。

因斯布魯克物理學家將鏈中的所有粒子相互糾纏，產生了所謂的擠壓量子態。資料來源：Steven Burrows 和雷伊小組/JILA

現在，由克里斯蒂安-羅斯（Christian Roos）領導的因斯布魯克大學和奧地利科學院量子光學與量子信息研究所（IQOQI）的科學家們展示瞭如何利用產生糾纏的特殊方法來進一步提高光學原子鐘功能不可或缺的測量精度。

“量子系統的觀測總是受到一定統計不確定性的影響。”Christian Roos 團隊的Johannes Franke 解釋說：”這是量子世界的本質決定的。”糾纏可以幫助我們減少這些誤差”。

在美國博爾德JILA 理論家安娜-瑪麗亞-雷伊的支持下，因斯布魯克的物理學家們在實驗室裡對糾纏粒子集合的測量精度進行了測試。研究人員使用激光來調節排列在真空室中的離子之間的相互作用，並將它們糾纏在一起。

“相鄰粒子之間的相互作用會隨著粒子間距離的增加而減弱。因此，我們利用自旋交換相互作用，讓系統表現得更有集體性，”因斯布魯克大學理論物理系的拉斐爾-考布呂格爾解釋說。

因此，鏈中的所有粒子都相互糾纏，產生了所謂的擠壓量子態。物理學家以此證明，通過將51 個離子與單個粒子糾纏在一起，測量誤差大約可以減半。在此之前，糾纏增強傳感主要依賴於無限的相互作用，這就限制了它只適用於某些量子平台。

“因斯布魯克量子物理學家通過實驗證明，量子糾纏使傳感器更加靈敏。”克里斯蒂安-羅斯說：”我們在實驗中使用了一種光學轉變，原子鐘也採用了這種轉變。這項技術可以改善目前使用原子鐘的領域，如衛星導航或數據傳輸。此外，這些先進的時鐘還能為尋找暗物質或確定基本常數的時間變化等研究提供新的可能性。”

克里斯蒂安-羅斯和他的團隊現在希望在二維離子群中測試這種新方法。目前的研究成果發表在《自然》（Nature）雜誌上。在同一期雜誌上，研究人員利用中性原子發表了非常相似的結果。在因斯布魯克進行的研究得到了奧地利科學基金FWF 和奧地利蒂羅爾工業聯合會等機構的資助。