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| La trampa de iones del nuevo reloj de cristal In+/Yb+ en su cámara de vacío. Crédito: PTB |
En un avance sin precedentes, los investigadores han logrado una precisión sin precedentes en los relojes atómicos ópticos, un salto adelante que podría revolucionar diversos campos científicos y tecnológicos. Los relojes atómicos ópticos ya son famosos por su precisión, que supera a la de los relojes atómicos de cesio tradicionales, pero este nuevo avance establece un punto de referencia aún más alto en cuanto a exactitud horaria.
Los relojes atómicos ópticos miden el tiempo basándose en las oscilaciones de las ondas luminosas emitidas por los electrones en transición entre los niveles de energía de los átomos. Estas oscilaciones se producen a frecuencias extremadamente altas, lo que permite un asombroso nivel de precisión. A diferencia de los relojes de cesio, que se basan en frecuencias de microondas, los relojes ópticos utilizan frecuencias ópticas aproximadamente 100.000 veces superiores, lo que les permite contar el tiempo con mayor precisión.
«Además, este concepto permite combinar las potencias de distintos tipos de iones», explica el físico del PTB Jonas Keller. «Utilizamos iones de indio porque tienen propiedades favorables para lograr una gran precisión. Para un enfriamiento eficaz, se añaden iones de iterbio al cristal».
Para lograr tal precisión, los investigadores aíslan átomos específicos, como el iterbio o el estroncio, y los atrapan utilizando celosías ópticas basadas en láser. La estabilidad de los átomos atrapados, unida a las ondas luminosas de alta frecuencia, permite a estos relojes medir el tiempo con extraordinaria exactitud, hasta la quintillonésima de segundo.
El último avance, detallado en un estudio reciente, ha ampliado los límites de lo que pueden lograr los relojes atómicos ópticos. El equipo empleó técnicas avanzadas para mitigar las perturbaciones ambientales y cuánticas que suelen introducir errores en la medición del tiempo. Al perfeccionar el control de estas variables, los investigadores redujeron la incertidumbre de las mediciones de su reloj a niveles que antes se consideraban inalcanzables.
Una de las innovaciones clave fue el uso de estados cuánticos entrelazados para mejorar la precisión de las mediciones. El entrelazamiento cuántico, un fenómeno en el que las partículas se interconectan y comparten estados instantáneamente, permitió al reloj funcionar con menos ruido y mayor estabilidad. Este método mejora tanto la precisión como la fiabilidad del funcionamiento del reloj.