Физики теоретически доказали, что время способно находиться в состоянии квантовой суперпозиции, когда одни и те же часы идут быстрее и медленнее одновременно. Современные технологии позволят проверить это невероятное предположение в лаборатории в ближайшее время. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physical Review Letters.
Теория относительности показала, что время не абсолютно — его ход замедляется при росте скорости или под действием гравитации. Но если объединить общую теорию относительности с законами квантовой механики, реальность становится еще более фантастической. Время, как и элементарные частицы, может подчиняться эффекту суперпозиции.
Время в состоянии квантового наложения
Исследователи опубликовали работу, которая описывает квантовые сигналы собственного времени в оптических ионных часах. В теории, часы, движущиеся по квантовым законам, могут испытывать несколько потоков времени сразу — подобно знаменитому коту, который одновременно жив и мертв.
В классическом мире разница в ходе времени давно доказана: часы, движущиеся со скоростью 10 метров в секунду на протяжении 57 миллионов лет, отстанут от неподвижных ровно на одну секунду. Этот феномен называют «парадоксом близнецов». Но в микромире один и тот же объект может находиться в двух состояниях движения одновременно.
Сжатые состояния вакуума
Чтобы поймать этот тончайший эффект, ученые предложили использовать ловушки с одиночными ионами алюминия или иттербия, охлажденными почти до абсолютного нуля. Даже при такой температуре квантовые флуктуации продолжают оказывать влияние на скорость хода часов, делая невозможным описание процессов с точки зрения классической физики.
Физики придумали способ обойти это препятствие путем манипулирования квантовым вакуумом и создания так называемых «сжатых состояний». В таком состоянии положение и скорость иона ведут себя аномально, заставляя часы буквально запутываться с собственным движением и фиксировать два разных временных потока сразу.
Сейчас экспериментаторы готовят лабораторный стенд для практической проверки гипотезы. Успех опыта не только подтвердит смелые теории на стыке квантовой физики и гравитации, но и поможет инженерам создать сверхточные навигационные системы и новые поколения квантовых компьютеров.
Ранее физики обнаружили место во Вселенной, где время течет вспять.
