Saatlerin tıkladığı ve sarkaçların sallandığı bir dünyada, zamanın geçişini işaretlemek, “o zaman” ile “şimdi” arasındaki saniyeleri takip etmek kadar kolaydır. Ancak ‘o zaman’ her zaman vızıldayan elektronların kuantum boyutunda tahmin edilemez. Daha da kötüsü, “şimdi” sıklıkla bir şüphe bulutu içinde kaybolur. Bazı durumlarda, bir kronometre yeterli olmayacaktır.
İsveç’teki Uppsala Üniversitesi’nden araştırmacılar, kuantum sisinin yapısının bir çözüm bulmanın anahtarı olabileceğine inanıyor.
Rydberg durumu olarak bilinen bir şeyin dalga benzeri özellikleri üzerine yaptıkları araştırmalarla, zamanı ölçmek için belirli bir başlangıç noktası gerektirmeyen yeni bir yaklaşım keşfettiler.
Parçacıklar aleminin aşırı şişirilmiş balonları rydberg atomlarıdır. Bu atomlar hava yerine lazerlerle şişirilir ve çekirdekten uzakta son derece yüksek enerji durumlarında yörüngede dönen elektronlara sahiptir.
Elbette her lazer darbesi bir atomu komik yüksekliklere şişirmek zorunda değildir. Gerçekte, bir dizi uygulama sıklıkla elektronları daha yüksek enerji durumlarına itmek için lazerlerin kullanılmasını içerir.
Nadir durumlarda, elektronun konumundaki zamana bağlı değişiklikleri takip etmek için ikinci bir lazer kullanılabilir. Bu “pompa-prob” yöntemleri, örneğin bazı ultra hızlı cihazların hızını ölçmek için kullanılabilir.
Mühendisler, atomlarda Rydberg durumlarını indükleme yeteneğini, en azından kuantum bilgisayarlar için benzersiz parçalar oluştururken kendi avantajlarına kullanabilirler. Fizikçilerin elektronların Rydberg durumuna itildiklerinde nasıl davrandıkları hakkında çok şey öğrendiklerini söylemeye gerek yok.
Kuantum hayvanlar olsa da, hareketleri küçük bir abaküs üzerinde kayan boncuklar gibi olmaktan çok, topun her yuvarlanmasının ve sıçramasının tek bir şans oyununa sıkıştırıldığı rulet masasındaki bir akşam gibidir.
Rydberg dalga paketleri, bu çılgın Rydberg elektron ruleti oyununun matematiksel oyun kitabıdır.
Bir göletteki gerçek dalgalara benzer şekilde, bir alandaki birden fazla Rydberg dalga paketinin neden olduğu girişim, farklı dalgalanma modellerine yol açar. Tek bir atomik gölete yeterince Rydberg dalgası eklerseniz, ortaya çıkan ayırt edici desenlerin her biri, dalga paketlerinin birlikte gelişmesi için gereken benzersiz süreyi temsil edecektir.
Bu son deney serisinin arkasındaki fizikçiler, zamanın bu özel “parmak izlerini” doğrulamak için yola çıktılar ve bunların bir tür kuantum zaman damgası olarak kullanılabilecek kadar güvenilir ve tutarlı olduklarını gösterdiler.
Ayırt edici sonuçlarının zaman içinde nasıl dayanabileceğini göstermek için araştırmaları, lazerle uyarılan helyum atomlarının sonuçlarını ölçmeyi ve sonuçlarını teorik beklentilerle karşılaştırmayı içeriyor.
“Eğer bir sayaç kullanılıyorsa sıfır tanımlanmalıdır. Bir noktada saymaya başlarsınız,” diyor ekibin lideri, Uppsala Üniversitesi’nden İsveçli fizikçi Marta Berholts, New Scientist’e yaptığı açıklamada.
Bunun avantajı, saati başlatmanıza gerek olmamasıdır; bunun yerine, girişim yapısına bakabilir ve 4 nanosaniyenin geçtiğini not edebilirsiniz.
Şimdi ve sonra daha az net olduğunda ya da ölçmek için çok elverişsiz olduğunda olayları dakika ölçeğinde ölçen diğer pompa probu spektroskopisi türleriyle, değişen Rydberg dalga paketlerinin bir kılavuz kitabı kullanılabilir.
Kaynak: Physical Review Research
