В традиционном представлении о времени мы воспринимаем его как последовательность событий, которую можно четко измерить с помощью привычных приборов. Однако в квантовом мире эти представления теряют свою определенность: понятия «сейчас» и «тогда» становятся размытыми, а обычные способы измерения времени не работают. Физики из Уппсальского университета в Швеции предложили принципиально новый подход к фиксации времени на квантовом уровне, который не требует начальной точки отсчета, а основывается на анализе уникальных интерференционных структур в квантовой материи.
Об этом сообщает ProIT
Суть метода: состояния Ридберга и волновые пакеты
Ключевым элементом нового способа является использование состояний Ридберга. Атом Ридберга возникает, когда электрон в атоме под действием лазерного импульса переходит на очень высокую энергетическую орбиту, удаленную от ядра, превращая атом в так называемую «надувную» частицу. В таких атомах электрон ведет себя не как частица, а как волновой пакет, который описывает его движение в виде вероятностной волны. Если создать в одном атоме несколько таких волновых пакетов, они начинают взаимодействовать, формируя сложную интерференционную картину, подобно ряби на воде от нескольких брошенных камней.
Интерференционная картина как «отпечаток времени»
Именно уникальная форма интерференционной структуры становится своеобразным «отпечатком времени», прошедшего с момента образования волновых пакетов. Для каждого конкретного временного промежутка — например, нескольких наносекунд — формируется свой характерный узор, который можно «прочитать» без необходимости запускать часы или ориентироваться на начальную точку. Благодаря этому времени можно придать вид статической картины, из которой исследователи получают точную информацию о его продолжительности.
Как объяснила руководительница исследования, физик Марта Бергольц: «Не нужно запускать часы — достаточно посмотреть на интерференционную структуру и сказать: “Хорошо, прошло 4 наносекунды”».
В ходе экспериментов команда использовала лазерно возбужденные атомы гелия, что позволило определять временные метки для событий продолжительностью всего 1,7 триллионных долей секунды. Такой подход открывает новые возможности в сфере сверхбыстрых измерений в квантовой электронике и формирует основу для разработки нового поколения квантовых хронометров. Это достижение также меняет само понимание природы времени на субатомном уровне, прокладывая путь к фундаментальным открытиям в физике.