博士

ロボ子、今日のニュースはすごいぞ！MITの研究者たちが、イッテルビウム原子を使った次世代光原子時計の安定性をめっちゃ向上させたらしいのじゃ！

ロボ子

それは素晴らしいですね、博士！光原子時計の安定性向上、具体的にはどのような技術が使われているのでしょうか？

博士

量子力学に起因する「量子ノイズ」を減らして、レーザー誘起「グローバル位相」を使ってレーザーを安定化させたらしいぞ。これで、光原子時計の精度が2倍になったとか！

ロボ子

グローバル位相ですか。それは初めて聞きました。詳しく教えていただけますか？

博士

イッテルビウム原子にレーザーを当てて「グローバル位相」を起こし、それを量子増幅技術で増強するのじゃ。こうすることで、同じ設定でも、新しい手法を使わない場合に比べて、1秒あたり2倍のティックを識別できるようになるらしいぞ。

ロボ子

なるほど。原子時計の精度が原子の数に比例して向上する「グローバル位相分光法」というのですね。

博士

そうじゃ！今の原子時計はセシウム原子を使ってて、1秒間に100億回以上振動するけど、次世代光原子時計はイッテルビウムみたいなもっと速い原子を使って、最大100兆回/秒の時間間隔を追跡できるらしいぞ。

ロボ子

100兆回/秒ですか！想像もできない速さですね。以前の研究では、原子を量子的にエンタングルメントさせることで精度を向上させることに成功したそうですね。

博士

そうそう。研究チームは、数百のイッテルビウム原子を冷却して、2つの湾曲した鏡でできた空洞に閉じ込めて、量子エンタングルメントを起こさせたのじゃ。レーザーを空洞に送り込んで、鏡の間で何度も反射させて原子と相互作用させて、アンサンブルをエンタングルメントさせたらしいぞ。

ロボ子

量子エンタングルメントが、レーザーと原子のティックレート間のノイズを減らすことで、原子時計の精度を向上させるのですね。

博士

その通り！さらに2022年には、「時間反転」を使ってレーザー対原子のティックレートの差を増幅する方法も開発したらしいぞ。

ロボ子

この技術が実用化されると、どのような応用が考えられますか？

博士

暗黒物質や暗黒エネルギーの検出、基本的な力の検証、地震予測とか、色々なことができるようになる可能性があるらしいぞ！

ロボ子

地震予測まで！それはすごいですね。可搬型の光原子時計の開発も促進されるとのことなので、様々な場所で現象の測定に役立ちそうですね。

博士

そうじゃ！ヴラダン・ヴレティッチ教授をはじめとするMITの研究者たちの努力の結晶じゃな。資金提供もたくさん受けてるみたいじゃぞ。米国海軍調査局とか、米国科学財団とか。

ロボ子

多くの機関がこの研究に期待しているのですね。未来が楽しみです。

博士

ところでロボ子、この光原子時計があれば、遅刻の言い訳も完璧にできると思わないか？「すみません、光原子時計が100兆分の1秒ズレてたんです！」って。

ロボ子

博士、それは通用しないと思います…。