一种利用里德堡态测量时间的新方法

(a)光电子产率作为XUV和NIR脉冲之间延迟的函数的实验图。(b) 利用中心能量为24.587 eV和带宽为0.09433 eV的XUV模拟的光电子产率图。资料来源：《Physical Review Research》（2022）。DOI: 10.1103/PhysRevResearch.4.043041

       瑞典乌普萨拉大学的一组研究人员发现了一种测量时间的新方法，他们已经将这项研究成果发表在《Physical Review Research》期刊上。到目前为止，测量时间流逝的方法包括通过计算从一个时间点到另一个时间点所需要的时间，例如，计算一个人跑步时需要的秒数。传统的时钟和原子钟都是利用这种方法对时间进行测量。在这项新的研究成果中，研究人员发现了一种与传统方式完全不同的测量时间流逝的方法——通过利用里德伯态的波状特性。

       里德伯原子是一种被激光照射后将电子激发到极高的能量状态的原子，这也意味着电子被激发到离原子核更远的地方。电子运动的方式被描述为里德伯状态，并且描述它们的数学方式被称为波包。先前的研究已经表明，当里德伯波包遇到其他同类波包时，会发生干涉。当这种情况发生时，就会产生独特的波纹图案，而且，这项新研究成果的研究人员指出，如果你有多个波包在同一个量子“池塘”中移动，你会得到许多不同类型的干涉和许多独特的演化图案。并且他们进一步指出，与周围其他所有图案相比，每一种独特的图案都代表着它演化所花费的独特时间，这意味着它们可以用作时间戳。

       研究人员进行了一系列的实验，包括测试这些时间戳，看看它们是否可以作为一种测量时间的新方法。每个实验都涉及到用激光脉冲激发氦原子，同时用短脉冲的紫外线来测量光谱。研究发现，他们所谓的“手表”可以在81皮秒的范围内进行测量，而且其误差不超过8飞秒。

       消息来源：https://phys.org/news/2022-10-rydberg-states.html

       [1]Marta Berholts et al, Quantum watch and its intrinsic proof of accuracy, Physical Review Research (2022). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.4.043041