В теории относительности скорость течения времени зависит от движения и гравитации. Квантовая механика добавляет возможность суперпозиции: если часы находятся в суперпозиции двух состояний движения, то и само измеряемое ими время должно находиться в суперпозиции двух разных темпов (например, часы одновременно «тикают» быстрее и медленнее). Авторы назвали это «квантовым парадоксом близнецов»: один и тот же объект может быть одновременно и старше, и моложе самого себя.
Исследователи показывают, как пишет Scitech Daily, что для наблюдения этого эффекта можно использовать ионные часы на основе одного иона алюминия или иттербия, охлажденного почти до абсолютного нуля. Даже при такой температуре сохраняются ненулефвые квантовые флуктуации, которые влияют на «тиканье» часов. Текущая точность таких устройств уже позволяет зарегистрировать тепловые вибрации.
Для детектирования суперпозиции времени команда предлагает создать «сжатое состояние» квантового вакуума. Это специальная манипуляция, где неопределенность положения и скорости иона перераспределяется, усиливая чистые квантовые эффекты. По мнению разработчиков эксперимента, технология для создания необходимого сжатия уже существует, а точность ионных часов почти достигла нужного порога.
После создания сжатого состояния ион переводится в суперпозицию двух пространственных волновых пакетов, которые движутся с разной скоростью. В результате каждый пакет испытывает разное релятивистское замедление времени, и часы «тикают» в двух разных темпах одновременно.
Эксперимент может стать важнейшей проверкой квантовой гравитации и будущей теории, объединяющей ОТО и квантовую механику. В случае успеха ученые получат первое прямое свидетельство того, что время не является классическим параметром, а подчиняется законам квантовой суперпозиции.
Команда ученых из США и Японии предложила недавно новую экспериментальную стратегию, позволяющую приблизить науку к ответу на вопрос, подчиняется ли гравитация законам квантовой механики. Их метод заключается в усилении квантовой запутанности, индуцированной гравитацией, с помощью подвижных зеркал.
