Naukowcy odkryli nowy sposób mierzenia czasu

Zespół naukowy z Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji prowadził eksperymenty nad "falopodobną" naturą stanu Rydberga. Ujawniły one nowy sposób mierzenia czasu, który "nie wymaga precyzyjnego punktu wyjścia". Atomy rydbergowskie odznaczają się tym, że jeden z elektronów został wzbudzony do bardzo wysokiego poziomu energetycznego. Wzbudzenie to może zostać wywołane przez laser. Używając drugiego lasera, można monitorować zmiany pozycji elektronu, w tym upływu czasu.

Wprowadzanie atomów do stanów Rydberga wykorzystuje się w projektowaniu nowych komponentów, czy komputerów kwantowych. W tej materii istnieją również pakiety falowe Rydberga, które są niestacjonarnymi i skomplikowanymi stanami kwantowymi. Posiadanie więcej niż jednego pakietu fal Rydberga powoduje zakłócenia, co skutkuje unikalnymi wzorami fal. Przy odpowiedniej liczbie tego rodzaju pakietów można zarejestrować szczególne wzory, które będą reprezentować odrębny czas "potrzebny pakietom fal na ich ewolucję".

Naukowcy pochylili się właśnie nad tego rodzaju zdarzeniami. Wykazali oni, że są one wystarczająco spójne, by służyć jako forma kwantowego oznaczania czasu. Badania koncentrowały się nad analizami atomów helu, które były "wzbudzane" laserem. Otrzymane wyniki były następnie porównywane z przewidywaniami teoretycznymi, by przedstawić, w jaki sposób ich sygnatury (tzw. odciski palców) mogą utrzymywać się przez dany czas.

Jeśli używasz licznika, musisz zdefiniować zero. Zaletą tego jest to, że nie musisz uruchamiać zegara - po prostu patrzysz na strukturę interferencji i mówisz "okej, minęły 4 nanosekundy"

---

Sygnatury te nie potrzebują sformułowań "wtedy" i "teraz", by służyć jako punkt początkowy i końcowy dla mierzonego  czasu. Wygląda to podobnie do mierzenia wyścigu nieznanego sprintera, który ściga się z kilkoma zawodnikami biegnącymi z określonymi prędkościami. Dzięki analizom zakłóceń stanów Rydberga, naukowcy mogli zaobserwować niezwykle ulotne zdarzenia, które trwały zaledwie... 1,7 bilionowych części sekundy.

Naukowcy piszą w swoim artykule naukowym: "Znaleziono ilościową zgodność między teorią a eksperymentami spektroskopii fotoelektronów z rozdzielczością czasową. Pokazujemy, że skomplikowana zależność czasowa takich pakietów falowych może być wykorzystana do badania defektów kwantowych i wykonywania pomiarów czasu bez artefaktów".

Dodają także: "Te odciski palców (sygnatury - red.) określają, ile czasu upłynęło od utworzenia pakietu fali i zapewniają, że zmierzony czas jest prawidłowy [...] Zegarek kwantowy ma potencjał, aby stać się nieocenionym narzędziem w spektroskopii ze względu na swoją prostotę, pewność dokładności i możliwość zapewnienia bezwzględnego znacznika czasu, tj. nie ma potrzeby znajdowania czasu zero".