O tempo é um dos conceitos mais fundamentais em nossa compreensão do universo.
Ele é medido pela passagem dos segundos, que são contados por meio de relógios e oscilações de pêndulos.
No entanto, na física quântica, essa simples contagem de segundos não é suficiente para medir o tempo.
É aí que entra a nova técnica de marcação quântica de tempo com estados Rydberg.
A mecânica quântica é a teoria que descreve o comportamento de partículas em escalas subatômicas.
Os elétrons em átomos, por exemplo, têm movimentos que são governados por leis quânticas, que são muito diferentes das leis clássicas que governam objetos macroscópicos, como pêndulos e relógios.
Na mecânica quântica, os elétrons em átomos podem ser levados a estados de alta energia por meio de lasers, criando o que é conhecido como estados Rydberg.
Nesse estado, um elétron é “empurrado” para uma órbita extremamente distante, deixando um buraco na órbita original, criando um efeito chamado exciton e fazendo com que o átomo inteiro se pareça com um “balão inflado”.
Imagem: Ciência Mundo.
Os elétrons em estados Rydberg têm comportamentos imprevisíveis, descritos pela teoria dos pacotes de onda de Rydberg.
Vários pacotes de onda de Rydberg que interagem criam um padrão de interferência que pode ser usado como um tipo de registro do tempo.
Em outras palavras, esses padrões de interferência criam uma espécie de impressão digital do tempo.
A equipe de pesquisa da Universidade de Uppsala, na Suécia, mostrou que esses padrões de interferência eram consistentes e confiáveis o suficiente para servir como uma forma de marcação quântica de tempo.
Essa técnica pode ser usada em conjunto com outras formas de espectroscopia para medir eventos em níveis quânticos e poderia ter implicações em áreas como a computação quântica.
Uma das vantagens da marcação quântica de tempo com estados Rydberg é que ela não requer um ponto de partida definido.
Ao contrário dos relógios com oscilações de pêndulo, que exigem um ponto de partida definido, essa técnica pode ser usada para medir eventos em escalas de tempo muito curtas, como alguns trilionésimos de segundo, sem a necessidade de um ponto de partida.
Além disso, a técnica pode ser adaptada para diferentes átomos e diferentes energias de laser, permitindo que ela seja usada em uma ampla gama de condições experimentais.
A marcação quântica de tempo com estados Rydberg é uma técnica fascinante que abre novas possibilidades para medir o tempo em escalas quânticas.
Os autores deste trabalho acreditam que à medida que a física quântica continua a avançar, é provável que essa técnica encontre aplicações em áreas que vão desde a computação quântica até a física de partículas.
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Referências
BERHOLTS, Marta et al. Quantum watch and its intrinsic proof of accuracy. Physical Review Research, v. 4, n. 4, p. 043041, 2022. Disponível em: <link>. Acesso em: 5 mar 2023.
Notícias
Scientists Found an Entirely New Way of Measuring Time ScienceAlert, 2023. Disponível em: <link>. Acesso em: 5 mar 2023.
Cite-nos
SANTOS, Fábio. Cientistas descobriram uma nova maneira de medir o tempo. Ciência Mundo, mar 2023. Disponível em: . Acesso em: 05 maio 2024.
Graduado em Sistemas de Informação pela FEUC-RJ e mestre em Representação de Conhecimento e Raciocínio pela UNIRIO. Fábio é editor e fundador do portal Ciência Mundo. É dedicado à produção de conteúdos relacionados a astronomia, física, arqueologia e inteligência artificial.
