Relógio de lógica quântica bate recorde de precisão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/07/2019

Ilustração da armadilha de íons que forma o coração do relógio de lógica quântica. O íon de alumínio (azul) é a fonte dos tique-taques do relógio, que são medidos com a ajuda do íon de magnésio (amarelo).
[Imagem: S. Burrows/JILA]

Relógio mais preciso do mundo

Os minutos são suficientes para que você não chegue atrasado à escola ou ao trabalho, os segundos podem lhe ajudar a aferir se seus downloads estão sendo feitos numa velocidade aceitável, e os milésimos de segundo são suficientes para garantir quem chegou primeiro na maioria dos esportes.

Mas, se você quiser medir o quanto envelhece mais rápido ao ficar em cima de um banquinho em vez de no chão - lembre-se da teoria da relatividade - então você vai precisar de um relógio capaz de lhe fornecer tique-taques muito, muito mais curtos.

E esse é o trabalho do relógio de lógica quântica construído por pesquisadores do Instituto Nacional de Tecnologia e Padronização dos EUA (NIST).

É o melhor relógio do mundo, com uma incerteza sistemática - quão próximo o relógio representa as vibrações naturais, ou frequência, do íon que faz seus tique-taques - de 9,4 x 10^-19, o que significa que o relógio não vai adiantar e nem atrasar um segundo em 33 bilhões de anos, o que é duas e vezes e meia a idade estimada do Universo.

Dito de outro modo, o relógio é capaz de medir tempos na escala dos attossegundos - quintilionésimos de segundo, ou 10^-18 segundo.

Nesta métrica, o relógio quântico baseado em íon ultrapassou outros dois relógios atômicos estado da arte, que usam átomos neutros presos por feixes de laser: o relógio de itérbio e o relógio de estrôncio.

Esta é a coisa real, com toda a parafernália óptica e eletrônica para manter o relógio funcionando.
[Imagem: Burrus/NIST]

Relógio da lógica quântica

O relógio de lógica quântica recebeu esse nome porque emprega técnicas de tomada de decisões lógicas da computação quântica experimental. Ele usa nove medições diferentes, que são então ponderadas para estabelecer quando ele faz tique e quando faz taque.

O átomo de alumínio é uma fonte excepcionalmente estável de pulsos de clock, vibrando entre dois níveis de energia acima de um trilhão de vezes por segundo. Mas suas propriedades não são facilmente manipuladas ou detectadas com lasers, como os usados na geração anterior de relógios atômicos.

Assim, operações lógicas com um íon de magnésio parceiro são usadas para resfriar o alumínio e sinalizar seus tique-taques.

A definição internacional do segundo, o Sistema Internacional de Unidades, ou SI, baseia-se nos tique-taques de um átomo de césio desde 1967, de modo que o césio continua a ser o manda-chuva da cronometragem oficial. Mas o relógio de lógica quântica já entrou na fila dos candidatos para estabelecer um padrão de tempo mais preciso no futuro.

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