Автори з Уппсальського університету розробили метод фіксації часу на основі інтерференційних візерунків Рідбергівських атомів, що може змінити майбутнє квантових технологій

У традиційному розумінні час — це лише відлік секунд між “тоді” і “зараз”. Але у світі квантової механіки все набагато складніше: “зараз” може бути розпливчастим, а “тоді” — непередбачуваним. Проте команда фізиків з Уппсальського університету у Швеції запропонувала новаторський спосіб вимірювання часу без потреби у точному старті відліку.

У своїх дослідженнях вчені працювали з Рідбергівськими станами — особливими енергетичними станами атомів, у яких електрони знаходяться на надзвичайно високому рівні енергії, обертаючись далеко від ядра. Такі атоми можна створити за допомогою лазерів, які “надувають” атом, мов повітряну кульку.

Коли електрони перебувають у Рідбергівських станах, їх поведінка стає непередбачуваною, подібною до азартної гри в рулетку. Проте саме ця складність і дозволила дослідникам знайти рішення: вони використали явище інтерференції між Рідбергівськими хвильовими пакетами. Взаємодія таких хвиль створює унікальні “візерунки”, які змінюються з часом і можуть бути використані як “квантові мітки часу”.

Ці часові “відбитки пальців” можна використовувати замість традиційного старту секундоміра. Як зазначає фізик Марта Бергольц, яка очолила дослідження:

“Вам не потрібно запускати годинник — достатньо поглянути на структуру інтерференції й сказати: ‘добре, пройшло 4 наносекунди’”.

Під час експериментів команда вивчала збуджені лазером атоми гелію, а отримані результати підтвердили точність теоретичних моделей. Вони показали, що цей метод може фіксувати події тривалістю лише 1,7 трильйонних часток секунди.

Такий підхід може стати проривом для квантових технологій, зокрема у квантовій обчислювальній техніці, надшвидкісній електроніці та мікроспектроскопії, де звичайні методи вимірювання часу безсилі.

У майбутньому вчені планують використовувати інші атоми або змінювати параметри лазера, щоб створити ще ширший каталог квантових “міток часу” для різних умов. Цей метод може відкрити нову еру у точному вимірюванні часу на найменших масштабах.

Це дослідження було опубліковано в журналі Physical Review Research.