Stevens Texnologiya İnstitutu tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Tutulan ionlar kvant hesablamaları və ultra dəqiq zaman ölçmələri üçün istifadə olunan çox yönlü platformalardır. Yeni nəticələr göstərir ki, bu imkanların birləşdirilməsi fiziki reallığın daha dərin təbəqəsini – zamanın keçməsinin kvant superpozisiyalarını aşkar edə bilər. Mənbə: İqor Pikovski

Fizikada zaman qədər tanış, lakin sirli anlayışlar azdır. Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsində zaman mütləq deyil: onun keçməsi hərəkət və cazibə qüvvəsindən asılıdır. Lakin kvant fizikası ilə birləşdirildikdə, zamanın bu nisbi forması daha da ziddiyyətli olur.

Zamanın kvant superpozisiyalarının sınaqdan keçirilməsi

Kvant nəzəriyyəsinə görə, zamanın özü həqiqi kvant superpozisiyasında mövcud ola bilər, eyni zamanda daha sürətli və daha yavaş hərəkət edə bilər. İndi isə Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş “Optik ion saatlarında düzgün vaxtın kvant imzaları” adlı yeni bir məqalə göstərir ki, bu təəccüblü ehtimal tezliklə laboratoriyada sınaqdan keçirilə bilər.

Bu işdə, Stivens Texnologiya İnstitutunun nəzəri fizika üzrə dosenti İqor Pikovskinin rəhbərlik etdiyi bir qrup, Kolorado Dövlət Universitetinin Kristian Sanneri və Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutunun (NIST) Ditrix Leybfridin eksperimental qrupları ilə əməkdaşlıq edərək, zaman axınının kvant aspektlərini və onlara atom saatları ilə necə daxil olmağı araşdırır.

Onların nəticələri göstərir ki, yeni nəsil saatlar və kvant kompüterləri üçün hazırlanan eyni kvant texnologiyaları tezliklə daha fundamental bir şeyi araşdıra bilər: Saatın hərəkəti kvant mexanikasına tabe olduqda, onun hərəkəti superpozisiyada mövcud ola bilər və bununla birlikdə qeydə alınmış zamanın özü də mövcuddur.

Bu, Şrödingerin məşhur düşüncə təcrübəsinə bənzəyir, burada kvant superpozisiyasının əks-intuitiv təbiəti həm diri, həm də ölü bir pişiklə təsvir olunur; burada superpozisiyada olan zaman özüdür, eyni zamanda həm gənc, həm də qoca olan bir pişik kimi.

Pikovski deyir ki, “Zaman kvant nəzəriyyəsində və nisbilikdə çox fərqli rol oynayır. Göstərdiyimiz odur ki, bu iki anlayışı bir araya gətirmək artıq klassik fizika ilə təsvir edilə bilməyən zaman axınının gizli kvant imzalarını ortaya çıxara bilər.”

Nisbilik, saatlar və əkiz paradoksu

Nisbilik nəzəriyyəsində hər bir saat öz zaman axınını yaşayır ki, bu da öz növbəsində sürətdən və mövqedən asılıdır. Məsələn, 57 milyon il ərzində 10 m/s sürətlə hərəkət edən bir saat sükunətdə olan başqa bir saatdan cəmi bir saniyə geridə qalardı. Bu, NIST-dəki alüminium-ion saatlar kimi ultra dəqiq saatlarla müşahidə edilmiş və təsdiqlənmişdir .

Bu təsir tez-tez “əkiz paradoks” kimi təsvir olunur: iki eyni əkiz, əgər onlardan biri yüksək sürətli gediş-dönüş səfəri etsə, fərqli yaşlanacaq. Lakin daha ziddiyyətli bir versiya da var: “kvant əkiz paradoksu”. Tək bir saat kvant superpozisiyasında iki fərqli vaxtı yaşaya və eyni zamanda həm cavan, həm də qocalmış ola bilərmi?

Pikovski və əməkdaşları tərəfindən on il əvvəl qeyd edildiyi kimi, kvant nəzəriyyəsinə görə , bu baş verməlidir. İndiyə qədər bu cür incə təsirlər eksperimental imkanlardan kənarda qalıb; lakin komandanın yeni nəzəri tədqiqatı göstərir ki, atom saatları artıq bu vəzifənin öhdəsindən gəlir.

Ən müasir ion saatları necə işləyir

Məqalənin müəllifləri, NIST-də və Kolorado Dövlət Universitetində inkişaf etdirilən atom saatlarında relyativist zaman və kvant effektlərinin qarşılıqlı təsirini araşdırdılar. Bu saatlarda elm adamları tək ionları (məsələn, alüminium və ya itterbium) tutaraq onları mütləq sıfır temperatura qədər soyudur və lazer impulsları ilə kvant vəziyyətlərini manipulyasiya edirlər.

Onların tədqiqatının nəticələri göstərir ki, sürətlə inkişaf edən saat texnologiyasını tələyə salınmış ionlu kvant hesablamaları üçün hazırlanmış kvant məlumat texnikaları ilə birləşdirməklə zamanın unikal və hələ aşkarlanmamış kvant xüsusiyyətlərini müşahidə etmək mümkündür.

Stivens Texnologiya İnstitutunun doktorluq namizədi və məqalənin həmmüəllifi Qabriel Sorci deyir: “Atom saatları artıq o qədər həssasdır ki, onlar yalnız mənfi temperaturlarda istilik titrəmələrinin yaratdığı kiçik zaman fərqlərini aşkar edə bilirlər. Lakin mütləq sıfır temperaturda, yəni əsas vəziyyətdə belə, ticking sürətinə yalnız kvant dalğalanmaları təsir edəcək.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Sıxılmış hərəkət və üst-üstə düşən ticking

Komanda bir addım da irəli getdi. Onlar atomları sadəcə soyutmaq əvəzinə, vakuumun özünü manipulyasiya edə biləcəyini və saatın mövqeyinin və sürətinin incə kvant davranışı nümayiş etdirdiyi sözdə sıxılmış vəziyyətlər yarada biləcəyini göstərirlər.

Nəticə, kvant rejimində relyativist zamanın yeni bir təzahürüdür, burada superpozisiyalar və zamanın dolaşıqlığı yaranır: tək bir saat onun eyni vaxtda həm daha sürətli, həm də yavaş işlədiyini, həmçinin sıxılmış hərəkətlə necə dolaşdığını ölçə bilər. Komanda indi effektləri laboratoriyada nümayiş etdirməyi hədəfləyir.

Kolorado Ştatından Sanner deyir: “Bizdə tələb olunan sıxılmanı yaratmaq üçün texnologiya və ion saatlarında lazım olan saat dəqiqliyinə çatmaq üçün bir yola sahibik ki, bu cür effektləri ilk dəfə müşahidə edək”.

Bunun fundamental fizika üçün nə mənası var

Gələcəyə nəzər salsaq, son işlərinə tək qravitonların kvant texnologiyası ilə aşkar edilə biləcəyini göstərən Pikovski daha böyük mənzərəyə işarə edir.

“Fizika hələ də ən fundamental səviyyədə sirrlərlə doludur. Kvant texnologiyaları indi bizə onları işıqlandırmaq üçün yeni vasitələr verir.”