O szczegółach swoich dokonań badacze piszą na łamach Physical Review Research. Kluczową rolę w całej sprawie odegrały eksperymenty poświęcone tzw. atomom rydbergowskim. Takim mianem określa się atomy z co najmniej jednym wzbudzonym elektronem osiągającym bardzo wysoki poziom energetyczny. Taki elektron orbituje w zaskakująco dużej odległości od jądra.
Czytaj też: Procesy kwantowe w ludzkim mózgu? Przeprowadzono niesamowite obserwacje
Do wywołania tego efektu używa się laserów, przy czym jeden może być wykorzystany do osiągnięcia pożądanego stanu, podczas gdy drugi – do monitorowania zmian w pozycji elektronu, wliczając w to upływu czasu. Tego typu podejście może być przydatne w kontekście pomiaru prędkości niektórych ultraszybkich układów elektronicznych. W toku kolejnych badań naukowcom udało się zgromadzić pokaźną ilość danych na temat atomów rydbergowskich. Dzięki temu coraz więcej wiadomo na temat sposobu, w jaki elektrony poruszają się po wprowadzeniu w ten nietypowy stan.
Nowy sposób mierzenia czasu wykorzystuje dokonania Johannesa Rydberga
W tym momencie należy przejść do pojęcia tzw. fal Rydberga. Liczne osiągnięcia w tym zakresie miał, jak się pewne domyślacie, Johannes Rydberg. Rzeczone fale, podobnie jak tworzące się na tafli wody po wrzuceniu do niej kamienia, mogą wywoływać interferencję, w wyniku której powstają unikalne wzory. Przy odpowiednio dużej liczbie takich fal w atomie rydbergowskim możemy uzyskać unikalne wzory reprezentujące odrębny czas. Powstające w związku z tym swego rodzaje odciski palców czasu okazują się wystarczająco spójne i wiarygodne, aby służyć jako forma kwantowego znacznika czasu.
Marta Berholts, główna autorka badań w tej sprawie, wyjaśnia, że używając licznika musimy najpierw zdefiniować zero. Mówiąc prościej, zaczynamy liczyć od pewnego momentu. Z tego względu jej zespół skupił się na mierzeniu zachowań wzbudzonych atomów helu i dopasowywaniu zebranych danych do teoretycznych przewidywań. Chodziło o to, by potwierdzić, czy możliwe jest powiązanie uzyskanych sygnatur z tym, jak w ogóle funkcjonuje czas.
Czytaj też: Nano nauka, która pomaga zmienić psa w małego kota
Jakie mogłyby pojawić się korzyści płynące z dokonań badaczy? Nie trzeba nawet uruchamiać zegara, jak tłumaczy Berholts. Wystarczy spojrzeć na strukturę interferencyjną, by stwierdzić, że minęły na przykład 4 nanosekundy. Osiągnięcia autorów mogłyby również przysłużyć się w spektroskopii pompowo-sondowej, której celem są zjawiska dziejące się w naprawdę miniaturowej skali. Jakiej? Mowa o pozyskaniu znacznika czasu dla zdarzeń trwających… 1,7 bilionowej części sekundy. W ramach dalszych badań naukowcy planują sprawdzić też inne atomy.