Determinarea trecerii timpului în lumea noastră cu ceasurile care ticăie este un caz simplu de numărare a secundelor dintre „atunci” și „acum”.
Cu toate acestea, la scara cuantică a electronilor, „atunci” nu poate fi întotdeauna anticipat. Și mai mult, „acum” se estompează adesea într-o “ceață”. Un cronometru, pur și simplu, nu va funcționa pentru anumite scenarii.
O posibilă soluție ar putea fi găsită în însăși forma “ceții” cuantice, potrivit unui studiu din 2022 al cercetătorilor de la Universitatea Uppsala din Suedia. Experimentele lor cu privire la ceva numit starea Rydberg au dezvăluit o nouă modalitate de a măsura timpul care nu necesită un punct de plecare precis.
Un nou mod de a măsura timpul
Astfel, atomii Rydberg sunt “baloanele supraumflate” ale regnului particulelor. Umflați cu lasere, în loc de aer, acești atomi conțin electroni în stări de energie extrem de ridicată, orbitând departe de nucleu. Desigur, nu orice pompă a unui laser trebuie să umfle un atom până la proporții de desene animate. De fapt, laserele sunt folosite în mod obișnuit pentru a “gâdila” electronii în stări de energie mai înaltă pentru o varietate de utilizări.
În unele aplicații, un al doilea laser poate fi utilizat pentru a monitoriza schimbările în poziția electronului, inclusiv trecerea timpului. Aceste tehnici „pompă-sondă” pot fi utilizate pentru a măsura viteza anumitor electronice ultrarapide, de exemplu.
Inducerea atomilor în stările Rydberg este un truc la îndemână pentru ingineri, nu în ultimul rând atunci când vine vorba de proiectarea unor componente noi pentru calculatoarele cuantice. Fizicienii au adunat o cantitate semnificativă de informații despre modul în care electronii se mișcă atunci când sunt împinși într-o stare Rydberg.
Cartea de reguli matematice din spatele acestui joc sălbatic al ruletei cu electroni Rydberg este denumit un pachet de unde Rydberg. La fel ca undele reale, a avea mai mult de un pachet de unde Rydberg care se ondulează într-un spațiu creează interferențe, rezultând modele unice de ondulații.
Aceste „amprente digitale” ale timpului sunt suficient de consistente și de fiabile pentru a servi ca o formă de marcare temporală cuantică, spun oamenii de știință. Cercetările lor au implicat măsurarea rezultatelor atomilor de heliu excitați cu laser și potrivirea constatărilor lor cu previziunile teoretice, pentru a arăta modul în care rezultatele semnăturii lor ar putea rezista pentru o perioadă de timp.
Viitoarele experimente de ceas cuantic ar putea înlocui heliul cu alți atomi sau chiar ar putea folosi impulsuri laser de diferite energii, pentru a extinde ghidul de marcaje temporale, pentru a se potrivi unei game mai largi de condiții.
