Orologi atomici e posizionamento globale ad alta precisione
Gli interferometri sono strumenti che si basano sull'interferenza tra onde elettromagnetiche. I dati sull'interferenza hanno offerto cifre utili, come misurazioni estremamente precise di piccoli spostamenti e misurazioni inerziali relative a gravità e rotazione. Per quanto riguarda gli atomi, i sensori inerziali basati su atomi neutrali ultrafreddi e tecniche di interferometria atomica offrono prestazioni migliori rispetto all'interferometria della luce convenzionale. Gli atomi freddi sono oscillatori stabili che vibrano in modi ben definiti. La loro oscillazione stabile ne semplifica l'uso in misurazioni estremamente precise, si ottengono quindi orologi atomici di alta precisione. La sensibilità di queste misurazioni è limitata dal rumore (granulare) quantico della sorgente atomica. La luce viene quantizzata e arriva in fasci di luce chiamati fotoni. La quantizzazione produce incertezze imprevedibili nelle proprietà della luce (ampiezza e fase) e il cosiddetto rumore quantico. È possibile usare una tecnica chiamata "quantum squeezing" per ridurre l'incertezza di fase a spese dell'incertezza di ampiezza, ottenendo una notevole riduzione del rumore quantico. I ricercatori europei hanno unito interferometria atomica e compressione di atomi freddi per ottenere una sensibilità sotto la soglia del rumore granulare con i finanziamenti UE del progetto QNDINTERF. Hanno ulteriormente unito queste tecniche all'avanguardia con le misurazioni QND (quantum non-demolition). Mentre la maggior parte delle tecniche di rilevamento e misurazione delle particelle distrugge le particelle nel processo di misurazione, non è così per le misurazioni QND. In teoria lo stesso esperimento si potrebbe condurre continuamente sugli stessi identici atomi o particelle. Combinando l'interferometria atomica ultrafredda con la compressione e le misurazioni QND, gli scienziati hanno ottenuto un'interferometria a lettura continua a livelli di rumore subquantico. Questi risultati innovativi hanno applicazioni in diversi settori, inclusi la rilevazione del tempo e il posizionamento globale, oltre alle implicazioni ovvie per la fisica delle particelle.
