Quantenzeitmessung: Wissenschaftler entwickeln Uhr ohne Startpunkt mit Rydberg-Atomen

Quantenzeitmessung: Eine Uhr ohne 'Start'

Forscher der Universität Uppsala in Schweden haben eine neuartige Methode zur Zeitmessung im Quantenbereich entwickelt. Dieser innovative Ansatz, der 2022 in Physical Review Research veröffentlicht wurde, macht einen präzisen Startpunkt überflüssig und überwindet damit eine wesentliche Einschränkung traditioneller Uhren.

Die Technik nutzt die Wellennatur von Rydberg-Zuständen. Rydberg-Atome, deren Elektronen durch Laser auf hohe Energieniveaus angehoben werden, erzeugen einzigartige Interferenzmuster. Diese Muster dienen als zeitliche "Fingerabdrücke", wobei jedes Muster die zwischen interagierenden Wellenpaketen verstrichene Zeit darstellt.

Dies ermöglicht die Messung von Ereignissen von nur 1,7 x 10

-12

Sekunden, ohne dass ein definierter Anfang oder ein Ende erforderlich ist. Laut der Physikerin Marta Berholts von der Universität Uppsala besteht der Vorteil dieser Methode darin, dass man die Uhr nicht starten muss; man beobachtet einfach die Interferenzstruktur und bestimmt, wie viel Zeit vergangen ist.

Diese Quanten-Zeitstempelmethode hat das Potenzial, die Untersuchung ultraschneller Quantenphänomene zu revolutionieren. Sie kann mit anderen spektroskopischen Techniken kombiniert werden, um Ereignisse zu messen, die mit traditionellen Methoden schwer zu erfassen sind. Zukünftige Experimente könnten diese Technik durch die Verwendung verschiedener Atomtypen oder die Anpassung der Energie der Laserpulse erweitern und so Messungen über größere Zeitbereiche und unter verschiedenen Bedingungen ermöglichen.