Lazerle Şişirilmiş Atomlardan Yapılan Kuantum Saat, Zamanı Ölçmenin Yeni Bir Yolu

Araştırmacılar bir kuantum saat geliştirdiler: zamanı ölçmek için benzersiz bir yola sahip bir kuantum sistemi. Geçen zamanın ölçümünü sağlamak için bir referans zamana veya tekrar eden bir modele ihtiyaç duymaz - ve böyle bir saat göstermeye bile çalışmıyorlardı.

Nasıl çalıştığını anlamanın en kolay analojisi, onu bir cetvel veya şerit metreye benzetmek olacaktır. Normal bir saatte, zaman işaretleri, cihazın ölçebileceği en küçük zaman birimine karşılık gelen mekanik veya elektronik bir vuruşa bağlıdır. Tekrarının birikimi size zamanlamayı verir. Bir cetvelde ise her mesafe yazıya dökülmüştür. Cetveliniz bu nokta ile o nokta arasında şimdiye kadar kaç milimetre olduğunu saymıyor. Gidip nereden başladığına bakmak zorunda değilsiniz.

Kuantum saat de böyledir. Bir olayın zamanı belirli bir vuruşa değil, Rydberg atomlarından oluşan bir kuantum sisteminin evrimine bağlıdır. Bu, lazer darbeleri ile ölçülür. Bu atomlar, elektronların çekirdekten normalden çok daha uzaktaki orbitalleri işgal ettiği özel bir uyarılmış durum türüdür. Bazı bakterilerden daha uzun moleküler bağlar oluşturmak için kullanılabilirler ve çok sayıda teknik uygulamaya sahiptirler.

Kuantum saat, helyum atomlarındaki bu Rydberg durumunun ne kadar sürdüğünü söyleyebildiği için çalışıyor. Durum, insan zamanlamaları için kısadır - ancak kuantum mekaniksel süreçlerin gerçekleştiği çok kısa zaman aralıklarıyla karşılaştırıldığında, bir saniyeyi on milyonlarca yılla karşılaştırmak gibi olur.

Uppsala Üniversitesi'nden ortak yazar Johan Söderström, IFLScience'a, "Bu sadece zamanı gözlemlemenin yeni bir yolu. Optik atomik saatleri geçmeyecek, sadece zamanı algılamanın yeni bir yolu.” dedi.

Tartu Üniversitesi'nden baş yazar Marta Berholts, pandemi karantinaları sırasında çok sayıda veri toplama işlemi gerçekleştirdi. Uppsala Üniversitesi'ne yeni taşındığı ve ülkedeki insanları tanımadığı için deney üzerinde çalışmak için bolca zamanı oldu. Deneyin kendisi bir kuantum saat bulmakla ilgili değildi ve ekibin çalışma hakkında yayınlayacak daha fazla sonucu var.

Söderström, IFLScience'a “Onu bir saat olarak kullanma olasılığını düşünmedik.” dedi. "Bu, verilere oldukça basit bir teorik modelleme ile baktıktan sonra ortaya çıkan bir şey. [Kuantum saat] şaşırtıcı derecede kesin çıktı.”

Ekip, kuantum saat için gerçekçi uygulamalar olup olmadığını dikkate almadı. Rydberg durumları kuantum bilgisayarlarda faydalıdır, bu nedenle orada birilerinin bulması için ilgi çekici uygulamalar olabilir.

Çalışma, Physical Review Research'de yayınlandı.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.