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计时理论结合了量子钟和爱因斯坦的相对论

2020-10-26 14:52   来源: 互联网

根据达特茅斯学院、圣安塞姆学院和圣克拉拉大学的理论研究,一种叫做叠加的量子力学现象会影响高精度时钟的计时。


研究结果表明,原子在多个状态下叠加的能力同时存在--校正原子钟的引线称为"量子时间展开式"。


这项发表在"自然通讯"杂志上的研究考虑到了爱因斯坦相对论以外的量子效应,从而对时间的性质做出了新的预测。


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每次我们开发一个更好的时钟,我们都会学到一些新的东西,"圣安苏姆学院(St.Ansum College)物理学助理教授、达特茅斯学院(Dartmouth College)副教授亚历山大·史密斯(Alexander Smith)说。达特茅斯大学(Dartmouth University)的初级研究员亚历山大·史密斯(Alexander Smith)领导了这项研究。"量子时间展开式是量子力学和爱因斯坦相对论的结果,从而为在十字路口测试基本物理提供了一种新的可能性。


20世纪初,爱因斯坦(阿尔伯特-爱因斯坦)展示了时间和空间的革命性图景,他展示了花在时钟上的时间取决于它的速度--时钟的滴答率随着时钟速度的增加而减小。这与艾萨克·牛顿爵士对时间的绝对概念完全不同。


量子力学是控制原子领域的运动理论,它允许时钟同时以两种不同的速度运动:速度的"叠加"。本文考虑了这种可能性,并给出了时间概率理论,从而预测了量子时间扩展。


为了发展一种新的理论,该小组将现代量子信息科学技术与20世纪80年代发展起来的理论结合起来,解释了时间如何从引力量子理论中脱颖而出。


几十年来,物理学家一直试图适应量子理论中时间的动态特性,"圣克拉拉大学(University Of Santa Clara)讲师、这项研究的合著者穆罕默德·艾哈迈迪(MehdiAhmadi)说。"在我们的工作中,我们预测了相对论时间膨胀的修正,因为用来测量这一效应的时钟本质上是量子力学。


就像碳的年代取决于腐朽的原子来决定有机物的年龄一样,像时钟一样生活的受激原子也是如此。如果这些原子以不同的速度运动,它们的寿命将取决于以一定速度运动的原子的叠加特性。


原子寿命的修正太小,无法用对人类尺寸有意义的术语来测量。然而,考虑到这一影响,使用最先进的原子钟的能力可以用来测试量子时间扩展。


正如人们很难预测量子力学在20世纪初用于医学成像、计算和显微镜的时间一样,现在想象量子时间展开式的全部实际意义还为时过早。

责任编辑:无量渡口
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