达特茅斯学院 量子力学允许时钟以两种不同的速度同时运行
新的研究发现，这导致了原子钟被称为“量子时间膨胀”的修正
“功劳:佩特拉·科尔列维奇 根据达特茅斯学院、圣安塞尔姆学院和圣克拉拉大学的一项理论研究，一种被称为叠加的量子力学现象会影响高精度时钟的计时
描述这种效应的研究表明，叠加——一个原子同时存在于多个状态的能力——导致了原子钟的一种校正，称为“量子时间膨胀”
" 这项发表在《自然通讯》杂志上的研究考虑了超越阿尔伯特·爱因斯坦相对论的量子效应，对时间的本质做出了新的预测
“每当我们发明了更好的钟表，我们就对世界有了新的了解，”亚历山大·史密斯说，他是圣安塞尔姆学院的物理学助理教授，也是达特茅斯学院的兼职助理教授，在达特茅斯学院研究员协会担任初级研究员时领导了这项研究
“量子时间膨胀是量子力学和爱因斯坦相对论的结果，因此提供了一种新的可能性来测试它们交汇处的基础物理
" 20世纪初，阿尔伯特·爱因斯坦展示了一幅革命性的空间和时间图，他指出，时钟经历的时间取决于它的移动速度——时钟的速度增加，滴答的速度降低
这与艾萨克·牛顿爵士对时间的绝对概念截然不同
量子力学是支配原子领域的运动理论，它允许时钟以两种不同的速度运动:速度的量子“叠加”
研究论文考虑了这种可能性，并提供了计时的概率理论，这导致了对量子时间膨胀的预测
为了发展新的理论，该团队将量子信息科学的现代技术与20世纪80年代发展的理论相结合，解释了时间是如何从量子引力理论中产生的
“几十年来，物理学家一直试图在量子理论中适应时间的动力学性质，”共同撰写这项研究的圣克拉拉大学讲师迈赫迪·艾哈迈迪说
“在我们的工作中，我们预测了相对论性时间膨胀的修正，这是因为用于测量这种效应的时钟本质上是量子力学的
" 正如碳年代测定法依靠衰变的原子来确定有机物体的年龄一样，受激原子的寿命相当于一个时钟
如果这样一个原子以不同的速度叠加运动，那么它的寿命将根据叠加的性质相对于以一定速度运动的原子而增加或减少
对原子寿命的修正是如此之小，以至于在人类尺度上用有意义的术语来衡量是不可能的
但是解释这种效应的能力可以让我们用最先进的原子钟来测试量子时间膨胀
正如量子力学在医学成像、计算和显微术中的应用，可能很难预测该理论在20世纪初的发展，现在想象量子时间膨胀的全部实际意义还为时过早
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