راه نو دانشمندان برای میزان گیری زمان ، نیازی به ساعت و عقربه هایش نیست! - همه ایده های جدید

به گزارش همه ایده های جدید ، دانشمندان به روشی کاملا تازه برای مقدار گیری زمان دست پیدا نموده اند.

به گزارش همه ایده های جدید و به نقل از ساینس الرت، مشخص گذر زمان در دنیای تیک تاک ساعت ها و آونگ های نوسانی یک مورد ساده برای شمارش ثانیه های بین آن وقت و اکنون است. با این حال، در مقیاس کوانتومی الکترون ها، همواره نمی توان پس از این را پیش بینی کرد. بدتر از آن، اکنون‹ اغلب در هاله ای از ابهام قرار گرفته است. کرونومتر به سادگی برای بعضی از سناریوها کارکردی ندارد.

آزمایشات به وسیله محققان دانشگاه اوپسالا در سوئد در سال 2022، روی ماهیت موج مانند چیزی به نام حالت ریدبرگ روش نوی را برای میزان گیری زمان نشان داد که به نقطه آغاز دقیقی احتیاج ندارد.

اتم های ریدبرگ بادکنک های بیش از حد متورم ذرات هستند. این اتم ها که به جای هوا با لیزر پف نموده اند، حاوی الکترون هایی در حالت های انرژی بسیار بالا هستند که دور از هسته می چرخند. البته، هر پمپ لیزری احتیاجی به پف کردن یک اتم به نسبت های کارتونی ندارد. در واقع، لیزرها به طور معمول برای تحریک الکترون ها برای رسیدن به حالت های انرژی بالاتر برای مصارف مختلف استفاده می شوند.

در بعضی کاربردها می توان از لیزر دوم برای نظارت بر تغییرات موقعیت الکترون از جمله گذر زمان استفاده کرد. به عنوان مثال می توان از این تکنیک های پمپ-کاوشگر برای میزان گیری سرعت بعضی از وسایل الکترونیکی فوق سریع استفاده کرد.

القای اتم ها به حالت های ریدبرگ یک ترفند مفید برای مهندسان است، به ویژه در خصوص طراحی اجزای نو برای رایانه های کوانتومی. فیزیکدانان میزان قابل توجهی اطلاعات در خصوص نحوه حرکت الکترون ها هنگام رسیدن به حالت ریدبرگ جمع آوری نموده اند. قوانین ریاضی پشت این بازی رولت الکترونی ریدبرگ، بسته موجی ریدبرگ نامیده می گردد.

درست مانند امواج واقعی، وجود بیش از یک بسته موج ریدبرگ که در یک فضا در جریان است، تداخل ایجاد می نماید و در نتیجه الگوهای منحصر به فردی از امواج ایجاد می گردد. بسته های موج ریدبرگ کافی را در یک حوض اتمی بیندازید، الگوهای منحصر به فرد هر کدام نشان دهنده زمان مشخصی است که طول می کشد تا بسته های موج مطابق با یکدیگر تکامل یابند.

این همان اثرانگشت زمان بود که فیزیکدانان پشت این مجموعه آزمایش ها آغاز به آزمایش درباره آن کردند و نشان دادند که به میزان کافی سازگار و قابل اعتماد هستند تا به عنوان شکلی از مهر زمانی کوانتومی عمل نمایند.

یک کتاب راهنمای بسته های موجی در حال تکامل ریدبرگ را می توان در ترکیب با سایر اشکال طیف سنجی پمپ-کاوشگر استفاده کرد که رویدادها را در مقیاسی کوچک میزان گیری می نماید؛ مقیاس هایی که به روش های متداول قابل میزان گیری نیست.

آزمایش های آینده ساعت کوانتومی می توانند هلیوم به کار رفته در این آزمایش را با اتم های دیگر جایگزین نمایند، یا حتی از پالس های لیزری با انرژی های مختلف استفاده نمایند تا کتاب راهنمای مُهرهای زمانی را برای سازگاری با طیف وسیع تری از شرایط توسعه دهند.

این تحقیق در Physical Review Research منتشر شده و نسخه قبلی این مقاله برای اولین بار در اکتبر 2022 منتشر شده است.