Os relógios atômicos são usados em todo o mundo para contar as horas com maior precisão. E eles deverão ficar ainda mais exatos. Pesquisadores da Caltech e do Jet Propulsion Laboratory, na Califórnia, criaram um design para um maquinário atômico óptico que promete ser o mais perfeito de todos os tempos. A exatidão refere-se à capacidade do relógio de definir corretamente a hora, e a precisão é a sua capacidade de determinar a hora em detalhes.
Apelidado de “relógio de pinça”, ele emprega tecnologia na qual as chamadas pinças a laser são usadas para manipular átomos individuais. “Um dos objetivos dos físicos é poder contar as horas da maneira mais precisa possível”, diz Manuel Endres, professor-assistente de física da Caltech, que liderou um novo artigo descrevendo os resultados na revista Physical Review X. Endres explica que, embora os relógios ultraprecisos sejam desnecessários para propósitos cotidianos de contar o tempo, eles podem levar a avanços na pesquisa fundamental em física, bem como em novas tecnologias que ainda devem ser imaginadas.
Mistura
O design se baseia em dois tipos de relógios atômicos ópticos já em uso. O primeiro utiliza um único átomo ou íon carregado preso, enquanto o segundo usa milhares de átomos neutros presos no que é chamado de treliça óptica. Na abordagem de íons presos, apenas um átomo (o íon) precisa ser precisamente isolado e controlado, e isso melhora a precisão do relógio. Por outro lado, a abordagem da rede óptica se beneficia de ter vários átomos — com mais átomos, há menos incertezas que surgem devido a flutuações quânticas aleatórias de partículas individuais.
O design do relógio atômico do grupo Endres combina essencialmente as vantagens dos dois modelos, colhendo os benefícios de ambos. Em vez de usar uma coleção de muitos átomos, como é o caso da abordagem da rede óptica, ele baseia-se em 40 átomos, precisamente controlados com uma pinça a laser. Nesse sentido, o novo design se beneficia não apenas do fato de ter vários átomos, ao permitir que os pesquisadores controlem esses átomos.
A equipe diz que o novo sistema é ideal para futuras pesquisas em tecnologias quânticas. “Nossa abordagem também pode construir uma ponte para arquiteturas quânticas de computação e comunicação”, diz Endres. “Ao mesclar diferentes técnicas na física, entramos em uma nova fronteira.”