Kwantumtijdmeting: Wetenschappers ontwikkelen klok zonder startpunt met behulp van Rydberg-atomen

Kwantumtijdmeting: Een klok zonder 'start'

Onderzoekers aan de Universiteit van Uppsala in Zweden hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor het meten van tijd in het kwantumrijk. Deze innovatieve aanpak, gepubliceerd in Physical Review Research in 2022, elimineert de noodzaak van een precies startpunt, waardoor een belangrijke beperking van traditionele klokken wordt overwonnen.

De techniek maakt gebruik van de golfachtige aard van Rydberg-toestanden. Rydberg-atomen, waarbij elektronen door lasers naar hoge energieniveaus worden gestuwd, creëren unieke interferentiepatronen. Deze patronen dienen als temporele 'vingerafdrukken', waarbij elk patroon de verstreken tijd tussen interagerende golfpakketten vertegenwoordigt.

Dit maakt het mogelijk om gebeurtenissen van slechts 1,7 x 10

-12

seconden te meten zonder dat er een gedefinieerd begin of einde nodig is. Volgens fysicus Marta Berholts van de Universiteit van Uppsala is het voordeel van deze methode dat je de klok niet hoeft te starten; je observeert gewoon de interferentiestructuur en bepaalt hoeveel tijd er is verstreken.

Deze kwantumtijdstempelmethode heeft het potentieel om een revolutie teweeg te brengen in de studie van ultrasnelle kwantumverschijnselen. Het kan worden gecombineerd met andere spectroscopische technieken om gebeurtenissen te meten die moeilijk vast te leggen zijn met traditionele methoden. Toekomstige experimenten zouden deze techniek kunnen uitbreiden door verschillende soorten atomen te gebruiken of de energie van de laserpulsen aan te passen, waardoor metingen over een breder tijdsbereik en onder verschillende omstandigheden mogelijk worden.