根据达特茅斯学院、圣安塞尔姆学院和圣克拉拉大学的理论研究,一种叫做叠加现象的量子力学现象会影响高精度时钟的计时。
所描述的效应表明,一个原子在同一存在时间处于多个状态的能力的叠加导致原子钟的校正,这被称为量子时间扩展。
发表在《自然通讯》杂志上的研究考虑了爱因斯坦相优艾设计网_平面设计对论以外的量子效应,从而对时间的本质做出了新的预测。
圣安塞尔姆学院物理学助理教授、达特茅斯学院兼职助理教授亚历山大史密斯说:“每当我们开发出更好的时钟,我们就会学到一些新东西。达特茅斯大学的初级研究员亚历山大史密斯领导了这项研究。研究者协会。量子时间展开是量子力学和爱因斯坦相对论的结果,因此为在交汇点检验基础物理提供了新的可能。
20世纪90年代初,爱因斯坦展示了一幅革命性的时空图,他展示了一个时钟所经过的时间取决于它的运行速度——随着时钟速度的增加,时钟的滴答频率会降低。这与艾萨克牛顿爵士的绝对时间概念完全不同。
量子力学是控制原子场的运动理论。它允许时钟移动,就好像它们同时以两种不同的速度运行:速度的量子叠加。本研究论文考虑了这种可能性,并提供了一种定时概率理论,从而导致了对量子时间扩展的预测。
为了发展新的理论,研究团队将量子信息科学的现代技术与20世纪80年代发展起来的理论相结合,解释了时间是如何从引力量子理论中脱颖而出的。
这项研究的合著者、圣克拉拉大学讲师迈赫迪艾哈迈迪(Mehdi Ahmadi)表示:几十年来,物理学家一直在努力适应量子理论中时间的动态本质。在我们的工作中,我们预测了相对论时间膨胀的修正,因为用来测量这种效应的时钟本质上是量子力学。
正如碳测年依靠衰变的原子来确定有机物的年龄一样,受激原子的寿命就像一个时钟。如果这些原子以不同的速度叠加运动,它们的寿命将根据以一定速度运动的原子的叠加特性而增加或减少。
原子寿命的修正如此之小,以至于无法用对人类规模有意义的术语来衡量。不过考虑到这种影响,我们可以用最先进的原子钟来测试量子时间膨胀。
正如20世纪90年代初可能很难预测量子力学在医学成像、计算和显微术中的应用时间一样,现在想象量子时间扩展的全部实际意义还为时过早。
精彩评论