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Ingeniería
Iones en Serie Podrían Ser el
Camino Para Mejorar los Relojes Atómicos
16 de
Septiembre de 2005.
Un
grupo de físicos ha usado las oscilaciones naturales de dos tipos
diferentes de átomos cargados, o iones, confinados juntos, para producir
los "tics tacs" que impulsarían un futuro reloj atómico.
La inusual técnica de trabajo en tándem involucra el uso de un ión
aislado de berilio para detectar con precisión las vibraciones de alta
frecuencia de un ión aislado de aluminio. El grupo del NIST (National
Institute of Standards and Technology) usó láseres ultravioleta para
transferir energía de las oscilaciones del aluminio a un movimiento de
balanceo compartido del par de iones, y entonces descubrió la magnitud
de las vibraciones a través del ión de berilio. La nueva técnica
resuelve un problema pendiente desde mucho tiempo atrás: cómo hacer un
seguimiento de las propiedades de un ión de aluminio, que no se puede
manipular fácilmente usando técnicas láser convencionales.
El enfoque en serie puede ser utilizado para hacer un reloj atómico
basado en frecuencias óptimas, que tiene el potencial de ser más exacto
que los relojes atómicos actuales basados en microondas. También
permitiría simplificar diseños para computadoras cuánticas, una
tecnología potencialmente muy poderosa que utilizaría las propiedades
cuánticas de la materia y la luz para representar los unos y ceros de
los lenguajes binarios usuales.
El experimento del NIST muestra que es posible transferir información
hacia adelante y hacia atrás eficazmente entre tipos diferentes de
átomos. Ahora, los investigadores están aplicando esta técnica para
desarrollar relojes ópticos exactos basados en iones aislados.
Los estándares internacionales de tiempo y frecuencia actuales miden
oscilaciones naturales de los átomos de cesio que caen dentro del rango
de frecuencia de las microondas, aproximadamente 9.000 millones de
ciclos por segundo. En contraste, las frecuencias ópticas son
aproximadamente 100.000 veces más altas, permitiendo dividir el tiempo
en unidades más pequeñas. El aluminio ofrecería ventajas con respecto a
otros átomos, tales como el mercurio, que está siendo considerado para
relojes ópticos atómicos.
Construir un reloj basado en iones de aluminio ha sido inviable hasta
ahora porque este átomo no cumple tres de cuatro requisitos
indispensables. Oscila entre dos estados de energía diferentes en una
frecuencia óptica estable que se puede usar como referencia para el
reloj. Sin embargo, el aluminio no puede ser enfriado con los láseres
existentes, y su estado cuántico es difícil de preparar y descubrir
directamente. El nuevo estudio muestra cómo el berilio puede cumplir
estos tres requisitos mientras el aluminio actúa como un reloj.
La técnica en serie podría ser usada para investigar el potencial de
varios átomos, tales como el boro y el helio, para su uso en relojes
ópticos atómicos. La técnica también se puede usar en experimentos de
computación cuántica sobre cómo distribuir información entre tipos
diferentes de iones o átomos. Debido a que diferentes átomos responden a
frecuencias diferentes de la luz, esto podría mejorar el control de los
iones o átomos dentro de un futuro ordenador cuántico.
Información adicional en:
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