科学家们发现了一种全新的测量时间的方法：

在我们的滴答作响的时钟和摆动的钟摆世界中确定时间的流逝是计算“当时”和“现在”之间的秒数的简单案例。

在嗡嗡作响的电子的量子尺度下，但是，不能总是预料到“然后”。更糟糕的是，“现在”常常变得模糊不清。秒表在某些情况下根本不起作用。

根据瑞典乌普萨拉大学研究人员 2022 年的一项研究，可以在量子雾本身的形状中找到一个潜在的解决方案。

他们对称为里德堡态的波状性质的实验揭示了一种无需精确起点即可测量时间的新颖方法。

里德堡原子是过度的粒子王国的充气气球。这些原子被激光而不是空气膨胀，包含处于极高能态的电子，远离原子核运行。

当然，并不是每个激光泵都需要将原子膨胀到卡通propo份。事实上，激光通常用于将电子激发到更高的能量状态以用于各种用途。

在某些应用中，第二个激光可用于监测电子位置的变化，包括通过时间。例如，这些“泵浦探针”技术可用于测量某些超快电子设备的速度。

将原子引入里德堡态是工程师的一个方便技巧，尤其是在设计新颖组件时对于量子计算机。毋庸置疑，物理学家已经积累了大量关于电子进入里德堡态时移动方式的信息。

不过，作为量子动物，它们的运动并不像在小算盘上滑动的珠子…作为里德堡波包。

就像实际的波一样，在一个空间中有多个里德伯波包涟漪会产生干扰，从而产生独特的涟漪模式。将足够多的里德堡波包扔进同一个原子池，这些独特的模式将分别代表波包相互进化所需的不同时间。

正是这些“指纹”这组实验背后的物理学家着手测试的时间，表明它们的一致性和可靠性足以作为一种形式的量子时间戳。

他们的研究涉及测量激光激发的氦原子和将他们的发现与理论预测相匹配，以显示他们的签名结果如何在一段时间内有效。

“如果您使用计数器，则必须定义零。您在某个时间点开始计数， ”领导该团队的瑞典乌普萨拉大学物理学家 Marta Berholts 向 New Scientist i 解释说n 2022。

“这样做的好处是您不必启动时钟 – 您只需查看干扰结构并说‘好吧，已经 4 纳秒了。’”

进化里德堡波包的指南可以与其他形式的泵浦-探测光谱学结合使用，这些泵浦-探测光谱学可以测量小规模的事件，有时不太清楚，或者测量起来太不方便。

重要的是，没有指纹需要过去和现在作为时间的起点和终点。这就像测量一个未知的短跑运动员与许多以设定速度跑步的竞争对手的比赛。

通过在泵浦探测原子样本中寻找干扰里德堡态的特征，技术人员可以观察时间戳对于只有 1.7 万亿分之一秒的转瞬即逝的事件。

未来的量子观察实验可以用其他原子代替氦，甚至使用不同能量的激光脉冲，以扩大时间戳的指南以适应 broa条件范围。

这项研究发表在 Physical Review Research 上。

本文的早期版本于 2022 年 10 月首次发表。