Согласно квантовой теории, само течение времени может находиться в состоянии квантовой суперпозиции, то есть «течь» одновременно с большей и меньшей скоростью. Эта гипотеза, долгое время остававшаяся на теоретическом уровне, теперь может быть экспериментально подтверждена с помощью передовых атомных часов. Исследователи из Стивенсовского технологического института (США) 20-го числа опубликовали соответствующие результаты в журнале Physical Review Letters.
В теории относительности каждые часы имеют свое «собственное время», течение которого зависит от скорости и положения. Эти эффекты уже подтверждены с помощью атомных часов сверхвысокой точности. Однако существует и более контр-интуитивная версия — «квантовый парадокс близнецов»: могут ли часы в состоянии квантовой суперпозиции одновременно испытывать два различных течения времени, будучи одновременно «моложе» и «старше»?
Согласно теории, выдвинутой Пиковским и его коллегами более десяти лет назад, такая ситуация возможна в квантовой рамке. Однако до сих пор этот чрезвычайно тонкий эффект оставался труднодоступным для экспериментального наблюдения.
Новейшее исследование показывает, что с постоянным повышением точности атомных часов этот долгое время теоретический эффект постепенно входит в область обнаружения. В эксперименте исследователи удерживали отдельные ионы (например, алюминия или иттербия), охлаждая их почти до абсолютного нуля, и точно управляли их квантовым состоянием с помощью лазерных импульсов. Результаты показали, что объединение технологии атомных часов с технологией квантовой информации, используемой для ионных квантовых вычислений, позволяет наблюдать квантовые свойства времени, которые ранее никогда не были обнаружены.
Даже при абсолютном нуле квантовые флуктуации все равно влияют на скорость отсчета времени часов. Кроме того, путем создания так называемого «сжатого состояния» и прямого управления квантовым вакуумом можно вызвать особую квантовую корреляцию между положением и скоростью часов, что приводит к наложению и запутанности течения времени. Иными словами, часы могут не только одновременно «идти быстрее» и «идти медленнее», но и вступать в квантовую запутанность с движением в их «сжатом состоянии».