В обычной жизни мы привыкли отмечать ход времени, просто отмеряя отрезки между “тогда» и “сейчас». Однако на квантовом уровне “тогда» не всегда можно прогнозировать, а “сейчас» является неопределённым. Учёные из Упсальского университета в Швеции предложили решение этой проблемы.

Они открыли новый способ измерения времени, не требующий точной отправной точки. Учёные изучали ридберговские атомы — водородоподобные атомы и атомы щелочных металлов, у которых внешний электрон находится в высоковозбуждённом состоянии. Для перевода атома из основного в возбуждённое состояние его облучают лазером.

В некоторых приложениях можно использовать второй лазер для отслеживания изменений положения электрона, в том числе с течением времени. Физики накопили значительный объём информации о том, как движутся электроны, когда их переводят в ридберговское состояние. Из нескольких состояний можно составить волновой пакет, который будет более-менее локализован в пространстве. Наличие более чем одного волнового пакета Ридберга, колеблющегося в пространстве, создаёт интерференционную картину. Каждый из уникальных паттернов будет представлять собой определённое время.

Именно это использовали физики, чтобы получить новую форму квантовой отметки времени. Их исследования включали измерение возбуждения атомов гелия лазером и сопоставление результатов с теоретическими предсказаниями.

“Если вы используете счётчик, вы должны определить ноль. Вы начинаете вести отсчёт в какой-то момент. Преимущество нового метода заключается в том, что вам не нужно запускать отсчёт — вы просто смотрите на интерференционную структуру и говорите: “Хорошо, прошло 4 наносекунды”», — пояснили исследователи.

Источник: Ferra