一种使用里德堡状态测量时间的新方法

瑞典乌普萨拉大学的一组研究人员发现了一种测量时间的新方法。他们在《物理评论快报》杂志上发表了他们的工作。

到目前为止，测量时间流逝的方法包括从一个时间点到另一个时间点计算某个预定义的测量单位——例如，计算一个人跑步所经过的秒数。这种测量时间的方法是传统时钟和原子钟使用的方法。在这项新的努力中，研究人员找到了一种以完全不同的方式测量时间流逝的方法——利用里德堡态的波状特性。

里德堡原子是被激光发射以将其电子推向极高能量状态的原子，这也将电子推离原子核更远。电子移动的方式被描述为它们的里德堡状态，它们被表征的数学方式被称为它们的波包。

先前的研究表明，当里德堡波包遇到其他同类时，可能会发生干扰。当这种情况发生时，就会出现独特的波纹模式。而且，这项新工作的研究人员指出，如果你有多个波包在同一个量子“池塘”中移动，你会得到许多不同类型的干扰，并具有许多独特的演变模式。而且，他们进一步指出，与附近的所有其他模式相比，每个独特的模式都代表了进化所花费的独特时间。这意味着它们可以用作时间戳。

研究人员进行了一系列实验，包括测试这些时间戳，看看它们是否可以用作测量时间的新方法。每个都涉及用激光脉冲和短脉冲紫外线激发氦原子，从而可以测量光谱。他们发现他们所谓的“手表”可以以一种允许测量高达 81 皮秒的方式运行，并且误差不超过 8 飞秒。