Фізики зі США об'єднали квантову механіку з головною теорією Ейнштейна. Вони отримали «годинник Шредінгера»

Згідно з результатами нового дослідження вчених з Дартмутського коледжу, коледжу Святого Ансельма і Університету Санта-Клари, квантова суперпозиція може вплинути на хронометраж часу у високоточних атомних годинниках.

Такі годинники вимірюють час за рахунок впливу на атоми певної речовини (як правило, металу) і їх переходу з одного енергетичного стану у інший. Цей метод називається «енергетичною пасткою» і він дозволяє виміряти час з мінімальними похибками.

Квантова суперпозиція, у свою чергу, — це здатність атома існувати більш ніж у одному стані одночасно. Найпопулярніший уявний експеримент з квантовою суперпозицією називається котом Шредінгера.

У своїй новій роботі вчені з США припустили, що атомний годинник вимірює час, перебуваючи при цьому у стані квантової суперпозиції.

«Згідно зі спеціальною теорією відносності Ейнштейна, коли годинник працює відносно іншого годинника, час, який він показує, сповільнюється. Але квантова механіка дозволяє вам задуматися про те, що станеться, якщо ці годинники будуть рухатися у суперпозиції двох різних швидкостей», — пояснюють автори дослідження.

Американські фізики з’ясували, що в умовах квантової суперпозиції, за яких один квантовий годинник буде переміщатися зі швидкістю кілька метрів на секунду, а інший — залишиться нерухомим, навіть такий високоточний інструмент перенесе ефект ейнштейнівського уповільнення часу.

Дослідники назвали це квантовим уповільненням часу або «годинником Шредінгера».

Попри те, що уповільнення часу у цьому експерименті було незначним і непомітним для людини, він дозволив об'єднати дві сфери у фізиці, які досі розвивалися порізно, — спеціальну теорію відносності Ейнштейна і квантову механіку.

Вчені припускають, що у найближчі 5−10 років вони зможуть повторити цей теоретичний експеримент в лабораторних умовах зі справжніми атомними годинами.

Нагадаємо, пару років тому вчені з Колорадо визначили, що коливання атомів ітербію дозволяють створити найточніший атомний годинник у світі з похибкою всього в 0,5 секунди за 14 млрд років.

Попередній найточніший годинник відставав на одну секунду за 160 тис. років, а новий механізм з ітербієм може зберігати похибку в межах однієї секунди, навіть якщо б його запустили під час Великої вибуху.