Ny form av tidsmätning
2023-02-01
Forskare vid Uppsala universitet har utvecklat en ny form av tidsmätning, som inte kräver att man mäter från en startpunkt som är noll, som på en vanlig klocka. Istället kan de direkt vid tidpunkten de observerar se hur lång tid som har förflutit.
Det är med hjälp av korta ljuspulser som forskarna har kunnat skapat så kallade superpositioner av Rydbergstillstånd i heliumatomer. Genom att studera hur dessa tillstånd utvecklas med tiden har forskarna kunnat utveckla en form av tidsmätning som inte kräver att man explicit mäter tiden noll.
- Man kan likna det vid hur man kan titta på ett måttband och se hur långt ifrån starten man är. Oavsett om det är 5 centimeter eller 4000 meter så kunde vi visa på att det går att titta på sannolikheten att dessa Rydbergstillstånd kan joniseras av ytterligare en ljuspuls. Och genom att studera endast ett kort tidsintervall kunde vi genom att jämföra med teoretiska modeller, direkt avläsa hur lång tid som förflutit sedan Rydbergstillstånden skapades, säger Johan Söderström som leder forskargruppen på avdelningen för röntgenfysik vid institutionen för fysik och astronomi.
På liknande sätt som det krävs relativ kort sträcka för att skriva 4 mm och en längre sträcka för att skriva 500 mm behöver forskarna studera olika långa tidsintervall för att kunna definiera tider ju längre bort från den icke-mätta tiden när Rydbergstillstånden skapades.
Forskarna planerar nu ytterligare teoretiska studier samt studier av molekylära system där det kan vara möjligt att studera hur molekyler fragmenteras och vad detta skulle innebära för dessa Rydbergstillstånd.
Forskningen utfördes till stor del under covidpandemin när stora delar av universitetet var nedstängt, vilket gav forskarna möjlighet att spendera längre tider i HELIOS-labbet på Ångströmlaboratoriet i Uppsala där de kunde testa detta något mer exotiska experiment.
Forskningen öppnar upp möjligheten för att mäta tid på ett sätt som inte varit möjligt förut. Det är inte en lösning som kommer passar alla typer av tidsmätningar, men i de fall där den fungerar är den väldigt exakt och kan ibland vara det enda sättet att faktiskt mäta den tid som förflutit, eftersom det inte alltid är enkelt att säga när tidpunkten noll inträffar.
Forskningen genomfördes av Johan Söderströms forskargrupp av Marta Berholts, Ronny Knut, Robert Stefanuik, Hampus Wikmark och Susmita Saha.
Artikelreferens
Marta Berholts et al, Quantum Watch and its Intrinsic Proof of Accuracy, Phys. Rev. Research 4, 043041 – Publicerad 18 oktober 2022, DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.043041
Läs mer
Camilla Thulin