Физики предложили эксперимент, который может впервые проверить одну из самых необычных идей квантовой теории — существование времени в состоянии суперпозиции, когда оно течет одновременно с разной скоростью. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).
Согласно теории относительности Альберт Эйнштейн, время не является постоянной величиной: его течение зависит от скорости движения и силы гравитации. Однако при объединении теории относительности с квантовой механикой возникает еще более странная картина — время может подчиняться квантовым законам и существовать сразу в нескольких состояниях.
Авторы новой работы во главе с Игорем Пиковским предложили использовать сверхточные атомные часы для поиска таких эффектов. Исследование проводилось совместно с учеными из Университета штата Колорадо и Национального института стандартов и технологий.
В квантовой механике объекты могут находиться сразу в нескольких состояниях одновременно. Классический пример — мысленный эксперимент со «шредингеровским котом», который до наблюдения считается одновременно живым и мертвым. По мнению исследователей, нечто подобное может происходить и со временем: одни и те же часы теоретически способны одновременно идти быстрее и медленнее.
Для проверки этой идеи ученые предлагают использовать ионные часы — устройства, в которых отдельные атомы охлаждают почти до абсолютного нуля и управляют их состоянием с помощью лазеров. Современные системы уже настолько чувствительны, что фиксируют замедление времени, вызванное даже крошечными тепловыми колебаниями атомов.
Исследователи предполагают, что дальнейшее повышение точности позволит наблюдать еще более экзотические эффекты. Например, часы смогут одновременно идти быстрее и медленнее, оставаясь связанными со своим собственным квантовым движением.
«Физика по-прежнему полна фундаментальных загадок. Квантовые технологии дают нам новые инструменты, чтобы их исследовать», — отметил Пиковский.
Ранее физикам впервые удалось «поймать» квантовых призраков.
