Bilim İnsanları Zamanı Ölçmenin Tamamen Yeni Bir Yolunu Keşfettiler

Saatler ve sallanan sarkaçlar dünyasında zamanın geçişini işaretlemek, 'o zaman' ve 'şimdi' arasındaki saniyeleri saymanın basit bir örneğidir.

Ancak, elektronların kuantum ölçeğinde, "o zaman" her zaman tahmin edilemez. Daha da kötüsü, 'şimdi' genellikle bir belirsizlik halindedir.

İsveç'teki Uppsala Üniversitesi'nden araştırmacılara göre, buna potansiyel bir çözüm bulunabilir.

Rydberg durumu adı verilen bir şeyin dalga benzeri doğası üzerine yaptıkları deneyler, kesin bir başlangıç ​​noktası gerektirmeyen zamanı ölçmek için yeni bir yol ortaya çıkardı.

Rydberg atomları, parçacık evreninin aşırı şişirilmiş balonlarıdır. Hava yerine lazerlerle şişirilmiş bu atomlar, çekirdekten uzakta yörüngede dönen son derece yüksek enerji durumlarında elektronlar içerir.

Elbette, bir lazerin her pompasının bir atomu karikatürize oranlarda şişirmesi gerekmez. Aslında lazerler, çeşitli kullanımlar için elektronları daha yüksek enerji durumlarına ittirmek için rutin olarak kullanılır.

Bazı uygulamalarda, zamanın geçişi de dâhil olmak üzere elektronun konumundaki değişiklikleri izlemek için ikinci bir lazer kullanılabilir. Bu 'pompa-sonda' teknikleri, belirli ultra hızlı elektroniklerin hızını ölçmek için kullanılabilir.

Atomları Rydberg durumlarına indüklemek, özellikle kuantum bilgisayarlar için yeni bileşenler tasarlamaya gelince, mühendisler için kullanışlı bir numaradır. Söylemeye gerek yok, fizikçiler, bir Rydberg durumuna itildiğinde elektronların hareket etme şekli hakkında önemli miktarda bilgi topladılar.

Tıpkı bir havuzdaki gerçek dalgalar gibi, bir boşlukta dalgalanan birden fazla Rydberg dalga paketine sahip olmak, girişim yaratır ve benzersiz dalgalanma desenleriyle sonuçlanır. Yeterince Rydberg dalga paketini aynı atom havuzuna atın ve bu benzersiz modellerin her biri, dalga paketlerinin birbirine göre gelişmesi için geçen farklı süreyi temsil edecektir.

Bu son deney setinin arkasındaki fizikçiler, kuantum zaman damgasının bir biçimi olarak hizmet edecek kadar tutarlı ve güvenilir olduklarını göstererek test etmek için yola çıktılar.

Araştırmaları, lazerle uyarılan helyum atomlarının sonuçlarını ölçmeyi ve bulgularını, imza sonuçlarının bir süre boyunca nasıl ayakta kalabileceğini göstermek için teorik tahminlerle eşleştirmeyi içeriyordu.

Takımı yöneten İsveç'teki Uppsala Üniversitesi'nden fizikçi Marta Berholts, New Scientist'e "Bir sayaç kullanıyorsanız, sıfırı tanımlamanız gerekir" dedi.

"Bunun avantajı, saati başlatmanıza gerek olmamasıdır - sadece girişim yapısına bakıp 'tamam, 4 nanosaniye oldu' diyorsunuz."

Teknisyenler, bir pompa-sonda atomu örneğinin ortasında müdahale eden Rydberg durumlarının imzasını arayarak, saniyenin sadece 1,7 trilyonda biri kadar kısacık olan olaylar için bir zaman damgası gözlemleyebilirler.

Gelecekteki kuantum izleme deneyleri, helyumu diğer atomlarla değiştirebilir veya hatta zaman damgalarının kılavuz kitabını daha geniş bir koşullar aralığına uyacak şekilde genişletmek için farklı enerjilerin lazer darbesini kullanabilir.

Bu araştırma, Physical Review Research'te yayınlandı.