Физики из Уппсальского университета предложили совершенно новый метод измерения времени, основанный на основе уникальных «отпечатков», которые формируются ритберговскими атомами. Как сообщает Science Alert, этот метод помогает точно измерить время, не обладая информацией об отправной точке.
Атомы Ридберга — это атомы, которые напоминают воздушные шары, надутые энергией лазера вместо воздуха. Они содержат электроны в чрезвычайно высоких энергетических состояниях, вращающихся далеко от ядра.
Традиционный подход к измерению времени основан на сравнении количества единиц времени, которые прошли между двумя заданными моментами. Но на квантовом уровне определить отправную точку измерить сложно, не подойдет даже чрезвычайно точный секундомер.
Движение ридберговских атомов напоминает не скольжение бусин по счетам, а игру в рулетку, когда шарик подпрыгивает и катится. Совокупность таких движений называется волновым пакетом Ридберга.
Наподобие волн в пруду, несколько таких «пакетов» приводит к образованию уникального узора ряби. Присутствия нескольких ритберговских пакетов в одном и том же «атомном пруду» приведет к тому, что каждый из уникальных паттернов представляет собой определенное время, необходимое для того, чтобы эти волновые пакеты эволюционировали в соответствии друг с другом.
В ходе исследования ученые наблюдали за атомами гелия, на которые воздействовали с помощью лазера. Затем исследователи сопоставляли результаты наблюдений с теоретическими предсказаниями. Серия экспериментов показала, что они достаточно постоянны и надежны, чтобы служить для измерения времени.
«Если вы используете счетчик, вы должны определить ноль. Вы начинаете считать в какой-то момент. Преимущество этого метода заключается в том, что вам не нужно запускать часы — вы просто смотрите на интерференционную структуру и говорите: "Хорошо, прошло 4 наносекунды"», — объяснила ведущий автор исследования Марта Берхольц.