Нано-часы теряют всего одну миллионную долю секунды за четыре дня.

Часы необходимы в нашей повседневной жизни. Они позволяют нам перемещаться с помощью GPS, используемых для определения долготы. Стабильные часы синхронизируют Интернет, определяя скорость, с которой информация может быть отправлена и получена.
Нано-часы теряют всего одну миллионную долю секунды за четыре дня
Если ваши часы очень точны, легко обнаружить даже небольшие изменения в их ходе. Измеряя движение физического объекта, удерживающего время, например маятник часов, и сравнивая его с электронным эталоном, мы можем обнаружить нарушения, такие как вибрации корпуса.
В исследовании, опубликованном в Nature Communications , Стефан Кун из Венского университета и его коллеги создали удивительно стабильную, материальную руку для электронных часов, реализуемую поворотами кремниевого цилиндра размером в микрометр, который левитируется светом. Команда использует часы, чтобы разбить крошечный ротор импульсами поляризованного света, заставляя его вращаться миллион раз в секунду. «Удивительно, что мы можем использовать электронный сигнал и использовать его для идеального управления движением физического объекта без потери стабильности. Наши часы потеряли только одну миллионную долю секунды за четыре дня», — говорит соавтор Джеймс Миллен. Другие такие крошечные механические устройства ограничены в точности благодаря контакту с окружающей средой, но при левитации нано-ротор остается очень стабильным в течение очень долгого времени.
Подготовка таких наномеханических устройств основана на искусстве создания первобытных кремниевых столбов на чипе, как это сделано в группе Фернандо Патольского в Тель-Авивском университете. Венская команда использует «лазерный молот», чтобы выбивать отдельные стержни и ловить их в пинцете, сделанном из света.
Описание возникающей динамики — теоретическая задача, которая была решена теоретическими физиками Бенджамином Стиклером и Клаусом Хорнбергером в Университете Дуйсбурга-Эссена. Движение вращающегося нано-стержня хаотично, поведение также наблюдается в погодных условиях и дорожном движении. Это может показаться малообещающим для технологического применения, но в хаосе можно найти острова спокойствия, где тиканье наноруких часов становится ультрастабильным.
Тикание материала, а не электронных часов очень чувствительно к его окружающей среде. Эта высокоточная крошечная рука часов может использоваться для точного измерения свойств мира на нано масштабе, например, изменения давления над субмиллиметровыми расстояниями. Левитированный цилиндр можно было перемещать через поток газа для измерения турбулентности или через пучок атомов или света, чтобы различать его свойства. В один прекрасный день даже можно будет использовать этот метод для проверки пределов квантовой физики: «При высоких скоростях вращения это датчик окружающей среды с потрясающей точностью. На низких частотах он может открыть новый диапазон экспериментов по квантовой механике вращения», — говорит Маркус Арндт.


Еще интересно почитать: