Учените откриха съвсем нов начин за измерване на времето (видео)

Определянето на хода на времето в нашия свят на тиктакащи часовници и люлеещи се махала е просто преброяване на секундите между „тогава“ и „сега“.

В квантовия мащаб на трептящите електрони обаче „тогава“ не винаги може да се предвиди. Още по-лошо е, че „сега“ често се размива в мъгла от неяснота. При някои сценарии хронометърът просто няма да свърши работа.

Според проучване на изследователи от Университета в Упсала, Швеция, от 2022 г., потенциално решение може да се намери в самата форма на квантовата мъгла.

Вижте видеото по-долу за резюме на техните резултати:

Експериментите им върху вълновата природа на така нареченото състояние на Ридберг разкриха нов начин за измерване на времето, който не изисква прецизна начална точка.

Ридберговите атоми са пренапомпаните балони в царството на частиците. Надути с лазери вместо с въздух, тези атоми съдържат електрони в изключително високоенергийни състояния, които обикалят далеч от ядрото.

Разбира се, не е необходимо всяко напомпване на лазера да раздува атома до карикатурни размери. Всъщност лазерите редовно се използват за привеждане на електроните в по-високи енергийни състояния за най-различни цели.

В някои приложения вторият лазер може да се използва за следене на промените в позицията на електрона, включително и за протичането на времето. Тези техники на „помпа-сонда“ могат да се използват например за измерване скоростта на някои свръхбързи електронни устройства.

Въвеждането на атоми в състояния на Ридберг е удобен метод за изследователите, не на последно място, когато става въпрос за проектиране на нови компоненти за квантови компютри. Излишно е да казваме, че физиците са натрупали значително количество информация за начина, по който електроните се движат, когато са приведени в състояние на Ридберг.

Тъй като са квантови обекти, движенията им не приличат толкова на плъзгане на топчета по малък абак, колкото на една игра на рулетка, при която всяко хвърляне и скок на топчето се превръща в една игра на късмета.

Математическият набор от правила за тази безумна игра на електронна рулетка на Ридберг се нарича вълнови пакет на Ридберг.

Подобно на истинските вълни, наличието на повече от един пакет вълни на Ридберг в пространството създава интерференция, което води до уникални модели на пулсации.

Ако в едно и също атомно езеро хвърлите достатъчно на брой Ридбергови вълнови пакети, всеки от тези уникални модели ще представлява различното време, необходимо на вълновите пакети да се развиват в унисон един с друг.

Именно тези „отпечатъци“ на времето са целта на физиците, които провеждат този набор от експерименти, за да докажат, че те са достатъчно последователни и надеждни, за да послужат като форма на квантова времева сигнатура.

Изследванията им включват измерване на резултатите от лазерно възбудени хелиеви атоми и съпоставяне на резултатите им с теоретичните прогнози, за да покажат как резултатите от техните сигнатури могат да заместят продължителността на времето.

„Ако използвате брояч, трябва да определите нулата. В някакъв момент започвате да броите“, обяснява пред New Scientist през 2022 г. физикът Марта Берхолц от Университета в Упсала,

Швеция, която ръководи екипа.

„Предимството на този метод е, че не е необходимо да стартирате часовника – просто поглеждате интерферентната структура и казвате “добре, изминали са 4 наносекунди“.