科学家们发现了一种全新的时间测量方法

在我们滴答作响的时钟和摆的世界中，确定时间的流逝是一个简单的例子，即计算“当时”和“现在”之间的秒数。

然而，在嗡嗡作响的电子的量子尺度上，“然后”并不总是可以预测的。更糟糕的是，“现在”常常模糊成模糊的阴霾。秒表在某些情况下根本不起作用。

根据瑞典乌普萨拉大学研究人员 2022 年的一项研究，可以在量子雾本身的形状中找到潜在的解决方案。

观看下面的视频，了解他们的结果摘要;

他们对里德堡态的波状性质的实验揭示了一种不需要精确起点的测量时间的新方法。

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里德堡原子是粒子王国过度膨胀的气球。这些原子用激光而不是空气膨胀，含有处于极高能状态的电子，绕轨道远离原子核。

当然，并不是每个激光泵浦都需要将原子膨化到卡通化的比例。事实上，激光通常用于将电子刺激到更高的能量状态，用于各种用途。

在某些应用中，第二个激光器可用于监测电子位置的变化，包括时间的流逝。这些 '泵-探头例如，' 技术可用于测量某些超快电子设备的速度。

将原子诱导成里德堡态是一个工程师的得心应手的技巧，尤其是在设计方面新型组件为量子计算机.不用说，物理学家已经积累了大量关于电子在被推入里德堡态时如何移动的信息。

然而，作为量子动物，它们的动作不像在小算盘上滑动的珠子，而更像是轮盘赌桌上的一个夜晚，球的每一次滚动和跳跃都被挤进了一场机会游戏中。

这种疯狂的里德堡电子轮盘赌游戏背后的数学规则书被称为里德堡波包。

就像实际的波一样，一个空间中有多个里德堡波包在一个空间中荡漾会产生干扰，从而产生独特的涟漪模式。

将足够多的里德堡波包扔进同一个原子池中，这些独特的模式将分别代表波包相互演化所需的不同时间。

这组实验背后的物理学家正是这些时间的“指纹”开始测试，表明它们足够一致和可靠，可以作为量子时间戳的一种形式。

他们的研究包括测量激光激发氦原子的结果，并将他们的发现与理论预测相匹配，以展示他们的标志性结果如何在一段时间内发挥作用。

“如果你使用计数器，你必须定义零。你在某个时候开始计数，“领导该团队的瑞典乌普萨拉大学物理学家玛尔塔·伯霍尔茨 （Marta Berholts） 解释道新科学家2022 年。

“这样做的好处是你不必启动时钟——你只需看看干涉结构并说'好吧，已经是 4 纳秒了。'

不断发展的里德堡波包指南可以与其他形式的泵浦探针光谱结合使用，这些光谱在微小尺度上测量事件，有时不太清晰，或者根本太不方便测量。

重要的是，没有一个指纹需要过去和现在作为时间的起点和停止点。这就像测量一个不知名的短跑运动员与许多以设定速度跑步的竞争对手的比赛。

通过在泵浦探针原子样本中寻找干扰里德堡态的特征，技术人员可以观察到短至千分之一秒的事件的时间戳。

未来的量子手表实验可以用其他原子代替氦气，甚至使用不同能量的激光脉冲，以拓宽时间戳的指南，以适应更广泛的条件。

这项研究发表在物理审查研究.

本文的早期版本于 2022 年 10 月发布。

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