Laiko tėkmę tiksinčių laikrodžių ir svyruojančių švytuoklių pasaulyje reikia paprasčiausiai skaičiuoti sekundes nuo „tada“ iki „dabar“. Tačiau kvantinėje elektronų šurmulio skalėje „tada“ ne visada galima numatyti. Dar blogiau – „dabar“ dažnai skendi netikrumo migloje. Kai kuriems scenarijams paprasčiausiai nepakaks chronometro.
Laiko tėkmę tiksinčių laikrodžių ir svyruojančių švytuoklių pasaulyje reikia paprasčiausiai skaičiuoti sekundes nuo „tada“ iki „dabar“, rašo „Science Alert“. Tačiau kvantinėje elektronų šurmulio skalėje „tada“ ne visada galima numatyti. Dar blogiau – „dabar“ dažnai skendi netikrumo migloje. Kai kuriems scenarijams paprasčiausiai nepakaks chronometro.
Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.
Pasak Upsalos universiteto (Švedija) mokslininkų, galimą sprendimą galima rasti pačioje kvantinio rūko formoje.
Jų eksperimentai su banguojančia vadinamosios Rydbergo būsenos prigimtimi atskleidė naują laiko matavimo būdą, kuriam nereikia tikslaus atskaitos taško.
Rydbergo atomai – tai pernelyg išpūsti dalelių karalystės balionai. Šiuose atomuose, išpūstuose ne oru, o lazeriais, elektronai yra itin didelės energijos būsenos ir skrieja toli nuo branduolio.
Žinoma, ne kiekvienu atveju lazeris turi išpūsti atomą iki karikatūriško dydžio. Tiesą sakant, lazeriai įprastai naudojami elektronams įjungti į aukštesnės energijos būsenas įvairiais tikslais.
Kai kuriais atvejais antrasis lazeris gali būti naudojamas elektronų padėties pokyčiams stebėti, įskaitant laiko tėkmę. Šie metodai gali būti naudojami, pavyzdžiui, tam tikros itin greitos elektronikos greičiui matuoti.
Atomų įjungimas į Rydbergo būsenas yra patogus triukas inžinieriams, ypač kai reikia kurti naujus kvantinių kompiuterių komponentus. Nereikia nė sakyti, kad fizikai sukaupė daug informacijos apie tai, kaip elektronai juda, kai jie įjungiami į Rydbergo būseną.
Tačiau, kadangi jie yra kvantiniai, jų judėjimas yra ne tiek panašus į mažyčio skaičiavimo mašinėlių judėjimą, kiek į vakarą prie ruletės stalo, kur kiekvienas kamuoliuko judesys ir šuolis telpa į vieną atsitiktinumo žaidimą.
Šio laukinio žaidimo – Rydbergo elektronų ruletės – matematinių taisyklių rinkinys vadinamas Rydbergo bangų paketu.
Kaip ir tikros bangos tvenkinyje, daugiau nei vienas Rydbergo bangų paketas, banguojantis erdvėje, sukuria interferenciją, todėl atsiranda unikalūs bangų modeliai. Įmeskite pakankamai Rydbergo bangų paketų į tą patį atominį tvenkinį, ir kiekvienas iš šių unikalių raštų atspindės skirtingą laiką, per kurį bangų paketai vystosi vienas pagal kitą.
Būtent šiuos laiko „pirštų atspaudus“ fizikai, atlikę naujausius eksperimentus, siekė patikrinti ir įrodyti, kad jie yra pakankamai nuoseklūs ir patikimi, jog galėtų būti naudojami kaip kvantinės laiko žymos.
Atlikdami tyrimą jie matavo lazeriu sužadintų helio atomų rezultatus, o gautus rezultatus lygino su teorinėmis prognozėmis, kad parodytų, kaip jų parašo rezultatai gali atstoti laiko trukmę.
„Jei naudojate skaitiklį, turite apibrėžti nulį. Pradedate skaičiuoti nuo tam tikro taško, – „New Scientist“ aiškino komandai vadovavusi Upsalos universiteto fizikė Marta Berholts. – Šio metodo privalumas tas, kad jums nereikia laikrodžio pradėti skaičiuoti – jūs tiesiog pažvelgiate į interferencijos struktūrą ir sakote „gerai, praėjo 4 nanosekundės“.
Evoliucionuojančių Rydbergo bangų paketų žinynas galėtų būti naudojamas kartu su kitų formų spektroskopija, kuria matuojami mažo mastelio įvykiai, kai „dabar“ ir „tada“ yra mažiau aišku, arba tiesiog per daug nepatogu matuoti.
Svarbu tai, kad nė vienam iš „pirštų atspaudų“ nereikia, kad „tada“ ir „dabar“ būtų laiko pradžios ir pabaigos taškas. Tai būtų tas pats, kas matuoti nežinomo sprinterio bėgimą, lyginant jį su keliais nustatytu greičiu bėgančiais konkurentais.
Ateityje kvantinių laikrodžių eksperimentų metu helis galėtų būti pakeistas kitais atomais arba net naudojami skirtingos energijos lazerio impulsai, kad būtų galima išplėsti laiko žymų žinyną ir pritaikyti jį įvairesnėms sąlygoms.
Šis tyrimas paskelbtas žurnale „Physical Review Research“.
