إن تحديد مرور الوقت في عالم من الساعات الموقوتة والبندولات المتأرجحة هي حالة بسيطة لحساب الثواني بين “آنذاك” و “الآن”.
ومع ذلك ، في النطاق الكمي للإلكترونات الصاخبة ، لا يمكن دائمًا توقع كلمة “إذن”. والأسوأ من ذلك أن كلمة “الآن” غالبًا ما تتحول إلى ضباب من عدم اليقين. لا تعمل ساعة الإيقاف في بعض السيناريوهات.
يمكن العثور على حل محتمل في شكل الضباب الكمي نفسه ، وفقًا لباحثين في جامعة أوبسالا في السويد.
كشفت تجاربهم على الطبيعة الموجية لما يسمى بحالة Rydberg عن طريقة جديدة لقياس الوقت لا تتطلب نقطة انطلاق دقيقة.
ذرات ريدبيرج هي بالونات منتفخة من مملكة الجسيمات. تحتوي هذه الذرات ، المنفجرة بالليزر بدلاً من الهواء ، على إلكترونات في حالات طاقة عالية للغاية ، تدور بعيدًا عن النواة.
بالطبع ، لا تحتاج كل مضخات الليزر إلى ضخ ذرة إلى أبعاد كرتونية. في الواقع ، يتم استخدام الليزر بشكل شائع لدغدغة الإلكترونات في حالات طاقة أعلى لمجموعة متنوعة من الاستخدامات.
في بعض التطبيقات ، يمكن استخدام ليزر ثانٍ لمراقبة التغيرات في موضع الإلكترون ، بما في ذلك مرور الوقت. هؤلاء ‘مسبار المضخةيمكن استخدامها لقياس سرعة بعض الأجهزة الإلكترونية عالية السرعة ، على سبيل المثال.
إن تحريض الذرات إلى حالات Rydberg هو أ نصيحة مفيدة للمهندسينخاصة عندما يتعلق الأمر بالتصميم مكونات جديدة إلى عن على أجهزة الكمبيوتر الكمومية. لا داعي للقول ، لقد جمع الفيزيائيون قدرًا كبيرًا من المعلومات حول كيفية تحرك الإلكترونات عند دفعها إلى حالة ريدبيرج.
نظرًا لكونها حيوانات كمومية ، فإن حركاتها لا تبدو مثل اللآلئ التي تنزلق على العداد الصغير ، وتشبه إلى حد بعيد أمسية على طاولة الروليت ، حيث يتم ضغط كل لفة وقفزة للكرة في لعبة حظ واحدة.
يُطلق على كتاب القواعد الرياضية وراء هذه اللعبة البرية للروليت الإلكترونية من Rydberg حزمة موجات Rydberg.
مثل الأمواج الحقيقية في البركة ، فإن وجود أكثر من حزمة موجية من Rydberg تموج عبر الفضاء يخلق تداخلاً ، مما يؤدي إلى أنماط فريدة من التموجات. أطلق ما يكفي من حزم Rydberg wavepack في نفس الحوض الذري ، وستمثل هذه الأنماط الفريدة كل منها الوقت المميز المطلوب لتطور الحزم الموجية بالنسبة لبعضها البعض.
إنها “بصمات” الوقت نفسها التي شرع الفيزيائيون وراء هذه المجموعة الأخيرة من التجارب في اختبارها ، حيث أظهروا أنها متسقة وموثوقة بما يكفي لتكون بمثابة شكل من أشكال الطابع الزمني الكمي.
اشتمل بحثهم على قياس نتائج ذرات الهليوم المثارة بالليزر ومطابقة نتائجهم مع التوقعات النظرية لإظهار كيف يمكن أن تستمر نتائجهم المميزة لفترة من الوقت.
أوضحت عالمة الفيزياء مارتا بيرهولتس من جامعة أوبسالا في السويد ، والتي قادت الفريق: “إذا كنت تستخدم عدادًا ، فعليك أن تحدد الصفر. تبدأ العد في مرحلة ما”. عالم جديد.
“ميزة هذا هو أنك لست مضطرًا لبدء الساعة – ما عليك سوى إلقاء نظرة على بنية التداخل وتقول” حسنًا ، هذه 4 نانوثانية. “”
يمكن استخدام دليل Rydberg wavepacket المتطور بالاقتران مع الأشكال الأخرى من التحليل الطيفي لمسبار المضخة الذي يقيس أحداث مقياس الدقائق ، عندما يكون أحيانًا أقل وضوحًا أو غير عملي جدًا للقياس.
الأهم من ذلك ، أن أياً من بصمات الأصابع لا يتطلب ماضياً وحالياً ليكون بمثابة نقطة بداية ونهاية للوقت. سيكون الأمر أشبه بقياس سباق عداء غير معروف ضد عدد من المنافسين الذين يجرون بسرعات محددة.
من خلال البحث عن توقيع حالات Rydberg المتداخلة في منتصف عينة من ذرات مسبار المضخة ، تمكن الفنيون من ملاحظة طابع زمني للأحداث التي تصل إلى 1.7 تريليون ثانية.
يمكن لتجارب الساعات الكمومية المستقبلية أن تحل محل الهيليوم مع ذرات أخرى ، أو حتى استخدام نبضات ليزر من طاقات مختلفة ، لتوسيع دليل الطوابع الزمنية لاستيعاب نطاق أوسع من الظروف.
تم نشر هذا البحث في بحث الفحص البدني.
