確定滴答時鐘和振盪擺的時間的時間是一個簡單的案例,即計數“然後”和“現在”之間的秒數。
但是,在嗡嗡聲電子的量子標度下,“然後”不能總是被預期。更糟糕的是,“現在”常常模糊地模糊。秒錶根本無法在某些情況下使用。
根據瑞典烏普薩拉大學(Uppsala University)的研究人員的一項研究,可以在量子霧本身的形狀中找到潛在的解決方案。
他們對稱為rydberg狀態的某種波浪性質的實驗揭示了一種新穎的方法來測量不需要精確起點的時間。
rydberg原子是粒子王國的過度氣球。這些原子用激光而不是空氣膨脹,在極高的能量狀態下包含電子,遠離核。

當然,並非每一個激光的泵都需要將原子吹到卡通般的比例。實際上,激光通常用於將電子撓痒至較高的能量狀態。
在某些應用中,可以使用第二激光來監視電子位置的變化,包括時間的傳遞。這些 '泵探針例如,技術可用於測量某些超快電子的速度。
將原子誘導到rydberg狀態是一個工程師方便的技巧,尤其是設計新穎的組成部分為了量子計算機。不用說,物理學家已經積累了大量有關電子在將電子推動到Rydberg State時移動方式的信息。
但是,作為量子動物,它們的動作不像是珠子在一個小的算盤上滑動,而更像是在輪盤賭桌上的夜晚,在那兒,每個球的每捲和跳躍都被擠入了一個機會遊戲中。
Rydberg Electron Roulette這款狂野遊戲背後的數學規則書稱為Rydberg Wave Packet。
就像實際的波浪一樣,在空間中有一個以上的Rydberg Wave數據包蕩漾會產生干擾,從而產生獨特的波紋模式。
將足夠的rydberg波數據包扔進同一個原子池,這些獨特的模式將各自代表波數據包根據彼此發展所花費的獨特時間。

正是這些非常“指紋”的時間,這組實驗背後的物理學家開始進行測試,表明它們足夠一致且可靠,可以用作量子時間戳的一種形式。
他們的研究涉及測量激光興奮的氦原子的結果,並將其發現與理論預測相匹配,以表明其簽名結果如何持續一段時間。
“如果您使用的是櫃檯,就必須定義零。您在某個時候開始計數。”瑞典烏普薩拉大學的物理學家Marta Berholts領導團隊,他解釋了新科學家在2022年。
“這樣做的好處是,您不必開始時鐘 - 您只看干擾結構,然後說'好吧,這是4納秒。'”
可以將不斷發展的Rydberg波數據包的指南與其他形式的泵探針光譜相結合,該光譜譜圖在微小的尺度上測量事件,當時不太清楚,或者簡直太清楚了,而太不便了,無法測量。
重要的是,當時和現在的指紋都不需要作為時間的起點和停止點。這就像測量未知的短跑選手的比賽,以固定的速度進行許多競爭對手。
通過尋找干擾雷德伯格州的簽名,在泵探針原子樣本中,技術人員可以觀察到時間戳,因為事件僅次於1.7萬億秒。
未來的量子觀察實驗可以用其他原子代替氦氣,甚至可以使用不同能量的激光脈衝來擴展時間戳指南以適合更廣泛的條件。
這項研究發表在物理審查研究。
本文的較早版本於2022年10月發布。