Odkryj zupełnie nowy sposób mierzenia czasu – Nauka Aktualności

Jednak w zakresie kwantowym zaszumionych elektronów nie zawsze można oczekiwać słowa „pozwolenie”. Co gorsza, słowo „teraz” często zamienia się w mgłę niepewności. Stoper po prostu nie sprawdzi się w niektórych sytuacjach.

Według naukowców z Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji, potencjalne rozwiązanie można znaleźć w postaci samej mgły kwantowej.

Ich eksperymenty z falową naturą czegoś zwanego stanem Rydberga ujawniły nową metodę pomiaru czasu, która nie wymaga dokładnego punktu wyjścia.

Atomy Rydberga to hipernapompowane balony królestwa cząstek. Atomy te, nadmuchiwane laserem, a nie powietrzem, zawierają elektrony w ekstremalnie wysokich stanach energetycznych, krążące daleko od jądra.

Oczywiście nie każda pompa laserowa musi napompować atom, aż osiągnie kreskówkowe proporcje. W rzeczywistości lasery są rutynowo używane do łaskotania elektronów przy wyższych stanach mocy do różnych zastosowań.

W niektórych zastosowaniach drugi laser może służyć do monitorowania zmian pozycji elektronu, w tym upływu czasu. Te techniki „sonda pompki” mogą być używane na przykład do pomiaru prędkości niektórych ultraszybkich układów elektronicznych.

Wprowadzanie atomów do stanów Rydberga to przydatna sztuczka dla inżynierów, zwłaszcza jeśli chodzi o projektowanie nowych komponentów do komputerów kwantowych. Nie trzeba dodawać, że fizycy zebrali wiele informacji na temat sposobu poruszania się elektronów po wepchnięciu do stanu Rydberg.

Będąc zwierzętami kwantowymi, ich ruchy nie przypominają kulek zsuwających się po małym ladzie, ale bardziej przypominają wieczór przy stole do ruletki, gdzie każdy rzut i skok piłki jest skompresowany w jedną grę losową.

Zasady matematyczne stojące za tą dziką grą w Rydberg Electron Roulette są określane jako Rydberg Wave Beam.

Podobnie jak w przypadku rzeczywistych fal w stawie, falowanie w przestrzeni więcej niż jednej paczki fal Rydberga powoduje zakłócenia, tworząc unikalne wzory fal. Wrzuć wystarczającą liczbę pakietów fal Rydberga do tej samej puli atomowej, a te unikalne wzory uwzględnią charakterystyczny czas potrzebny na dopasowanie pakietów fal do siebie.

To właśnie te „odciski palców” fizycy stojący za tym najnowszym zestawem eksperymentów postanowili przetestować, pokazując, że jest on wystarczająco spójny i niezawodny, aby służyć jako forma kwantowego znacznika czasu.

Ich badania obejmowały pomiary wyników atomów helu wzbudzanych laserem i dopasowanie ich wyników do przewidywań teoretycznych, aby pokazać, w jaki sposób ich wyniki synchroniczne w określonym czasie mogą.

„Jeśli używasz licznika, musisz ustawić zero. W pewnym momencie zaczynasz liczyć” – wyjaśniła New Scientist fizyk Marta Berholtz z Uppsala University w Szwecji, która kierowała zespołem.

„Zaletą jest to, że nie trzeba uruchamiać zegara – wystarczy spojrzeć na strukturę interferencji i powiedzieć:„ OK, minęły 4 nanosekundy. „

Poradnik dotyczący zaawansowanych wiązek fal Rydberga może być używany w połączeniu z innymi formami spektroskopii pompowo-sondowej, które mierzą zdarzenia na małą skalę, gdy od czasu do czasu są mniej oczywiste lub po prostu niewygodne w pomiarze.

Co najważniejsze, żaden z odcisków palców nie wymaga czasu i aktualizacji, aby służyć jako punkt początkowy i końcowy czasu. To byłoby jak porównanie wyścigu nieznanego biegacza z kilkoma zawodnikami biegającymi z określoną prędkością.

Szukając sygnatury nakładających się stanów Rydberga w próbce atomów sondy pompy, technicy mogą obserwować znacznik czasu zdarzeń tak mały, jak 1,7 bilionowych sekundy.

Przyszłe eksperymenty z zegarem kwantowym mogłyby zastąpić hel innymi atomami, a nawet wykorzystać impulsy laserowe o różnych energiach, aby rozszerzyć dowody na znaczniki czasu, aby dopasować je do szerszego zakresu warunków.