Physiker haben gelernt, die Zeit mit Quantenwellen genau zu messen

Physiker der Universität Uppsala haben eine Methode zur Zeitmessung basierend auf Einzigartigkeit entwickelt

„Fingerabdrücke“, die von vielen Rydberg-Atomen gebildet werden. Mit seiner Hilfe können Sie kürzeste Prozesse aufzeichnen.

Der traditionelle Ansatz zur Zeitmessung basiert daraufbeim Vergleich der Anzahl von Zeiteinheiten, die zwischen zwei bestimmten Zeitpunkten vergangen sind, erklären die Forscher. Aber auf der Quantenebene ist der Anfangszeitpunkt oft schwer zu messen, in einer solchen Situation wird selbst eine herkömmliche extrem genaue Stoppuhr nicht funktionieren.

In ihrer Arbeit verwendeten Wissenschaftler eine Vielzahl vonRydberg-Atome zur Zeitmessung ohne Ausgangspunkt. Dies sind wasserstoffähnliche Atome und Alkalimetallatome, bei denen sich das Außenelektron in einem hoch angeregten Zustand befindet. Sie ähneln Ballons, die statt mit Luft mit Laserenergie „aufgeblasen“ werden, erklären Physiker.

Solche Atome haben eine einzigartige Eigenschaft -Wellenpaket, ein Satz von Wellen, die für einen gegebenen Zustand charakteristisch sind und gemessen werden können. So wie sich viele Wellen in einem Teich kreuzen, um komplexe Muster zu erzeugen, interferieren mehrere Wellenpakete, um einen einzigartigen Druck zu erzeugen.

Die Forscher regten mehrere Heliumatome mit anmit einem Laser und verglichen die resultierenden Ergebnisse der Überschneidung von Wellenpaketen mit theoretischen Vorhersagen. Eine Reihe von Experimenten hat gezeigt, dass sie ausreichend konstant und zuverlässig sind, um als eine Art Quantenzeitstempel zu dienen.

Wenn Sie einen Zähler verwenden, müssen Sie ihn definierenNull. Irgendwann fängt man an zu zählen. Der Vorteil der neuen Methode ist, dass Sie die Uhr nicht starten müssen, sondern nur auf die Interferenzstruktur schauen und sagen: "OK, 4 ns sind vergangen."

Martha Berholz, Forschungsleiterin an der Universität Uppsala in Schweden, im Interview mit New Scientist

Mit der neuen Methode konnten Wissenschaftler die Zeit mit einer Genauigkeit von 1,7 Pikosekunden (Billionstel Sekunden) messen.

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