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原子钟技术验证时间存在量子叠加态
发布时间:2026年04月22日 07:10:16  来源: 科技日报

原标题:原子钟技术验证时间存在量子叠加态

根据量子理论,时间的流逝本身可能处于量子叠加态,即同时以更快和更慢的速率“流动”。这一长期停留在理论层面的设想,如今有望借助先进原子钟技术在实验中得到验证。美国史蒂文斯理工学院研究人员20日将相关成果发表于《物理评论快报》杂志。

在相对论中,每一台时钟都拥有各自的“固有时间”,其流逝取决于速度和所处位置。这类效应已通过超高精度原子钟得到验证。然而,还有一种更反直觉的版本,即“量子孪生子佯谬”:一台时钟能否在量子叠加态中同时经历两种不同的时间流逝,从而“更年轻”又“更年老”?

根据皮科夫斯基及其合作者十多年前提出的理论,这种情形在量子框架下是可能出现的。只是迄今为止,这一极其微妙的效应仍难以实验观测。

最新研究表明,随着原子钟精度的持续提升,这一长期停留在理论层面的效应正逐步进入可探测范围。在实验中,研究人员通过囚禁单个离子(如铝或镱离子),并将其冷却至接近绝对零度,再利用激光脉冲精确操控其量子态。结果显示,通过将原子钟技术与用于囚禁离子量子计算的量子信息技术相结合,可观测到此前从未被探测到的时间的量子特性。

即便在绝对零度条件下,量子涨落仍会影响时钟的计时速率。此外,通过构造所谓“压缩态”,直接调控量子真空,可使时钟的位置与速度呈现特殊的量子关联,从而引发时间流逝的叠加与纠缠现象,也就是说,一台时钟不仅可同时“走快”和“走慢”,还会与其“压缩态”运动产生量子纠缠。(张佳欣)

责任编辑:小云
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