Квантовые отпечатки времени: новое измерение в физике

В последние годы квантовая физика открывает новые горизонты, порождая технологии, о которых раньше можно было только мечтать. Недавнее открытие учёных из Университета Уппсалы в Швеции, разработавших уникальный метод измерения времени без необходимости в отправной точке, является ярким примером таких прорывов. Используя атомы в состояниях Ридберга, физики создали «квантовые отпечатки времени», которые могут не только изменить подход к измерению времени, но и открывают новые возможности в области квантовой динамики.

Учёные из Университета Уппсалы в Швеции сделали впечатляющее открытие, разработав уникальный метод измерения времени, который не требует отправной точки. Это стало возможным благодаря использованию свойств атомов в состояниях Ридберга, что позволило создать «квантовые отпечатки времени». Работа, опубликованная в журнале Physical Review Research, может кардинально изменить наше понимание временных измерений.

Состояния Ридберга представляют собой высокоэнергетические состояния атомов, где электроны находятся на значительном расстоянии от ядра. Для их создания физики использовали лазеры, что делает такие атомы важным инструментом в квантовой инженерии и экспериментах. Когда несколько волн в состоянии Ридберга взаимодействуют, они образуют уникальные интерференционные узоры, напоминающие отпечатки пальцев. Эти «квантовые отпечатки времени» позволяют фиксировать длительность событий без необходимости знать начальную точку отсчёта.

В своих экспериментах учёные возбуждали атомы гелия в состояния Ридберга, наблюдая интерференционную картину, которая создавалась. Каждый отпечаток соответствовал определённому времени, например, «прошло 4 наносекунды». Как пояснила одна из соавторов исследования, Марта Берхольц, это можно сравнить с измерением скорости бегуна, когда его скорость определяется по сравнению с другими участниками, не зная точного времени старта.

Метод способен измерять сверхкороткие временные интервалы, вплоть до 1,7 триллионных долей секунды. Это открывает двери для новых исследований в области квантовой динамики и может оказать влияние на такие направления, как квантовая коммуникация и квантовые вычисления.

В будущем учёные планируют использовать другие элементы или лазеры с различной энергией, чтобы адаптировать метод к новым условиям и задачам. Это открытие не только расширяет горизонты в области физики времени, но и представляет собой важный шаг в понимании квантовых процессов, где традиционные методы измерения времени становятся неэффективными.

На данный момент метод уже позволяет измерять временные интервалы до 1,7 триллионных долей секунды. Ведутся исследования о применении других элементов и лазеров для расширения возможностей метода. Это открытие имеет важные последствия для квантовой физики, включая потенциальные применения в квантовой коммуникации и вычислениях.