Международная группа ученых, включая экспертов из Университета Аделаиды в Австралии, разработала квантовый термометр для измерения сверхнизких температур пространства и времени. Их предсказал Альберт Эйнштейн и они вписываются в законы квантовой механики.
Исследованием руководил доктор Джеймс К. Квач из Университета Аделаиды, научный сотрудник Школы физических наук и Института фотоники и перспективных датчиков из Университета Аделаиды.
Теоретическая конструкция квантового термометра основана на той же технологии, которая используется для создания квантовых компьютеров.
Ранее Эйнштейн предсказал, что скорость, с которой вы воспринимаете течение времени, зависит от той, с которой мы движемся. Условно говоря, человек, который движущется очень быстро, стареет медленнее, чем тот, кто стоит на месте. Предположение помогло ему разработать общую теорию относительности. Согласно ей, пространство и время вместе действуют как ткань, которая может изгибаться и деформироваться.
Диаграмма пространства-времени, разделенная на четыре квадранта: левый и правый клинья Риндлера, а также световые конусы будущего и прошлого. Вакуумное состояние можно описать как запутанное состояние между клиньями Риндлера или между световыми конусами. Для наблюдателя в одном из этих квадрантов (например, в будущем) отслеживание ненаблюдаемых режимов (например, в прошлом) приводит к (подобному времени) эффекту Унру. Стрелка представляет пространственно-временную траекторию детектора. Авторы и права: DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.160401
Связь между температурой и ускорением аналогична связи между временем и скоростью. Разные наблюдатели, движущиеся с разным ускорением, воспринимают разную, хотя и незначительную, разницу температур.
В 1976 году канадский физик Уильям Унру объединил работу Эйнштейна с другой фундаментальной теорией современной физики, квантовой механикой, и предсказал, что ткань пространства-времени отличается очень низкой температурой. Примечательно, что она менялась в зависимости от того, насколько быстро двигается объект.
Чтобы наблюдать это, нужно двигаться очень быстро. При этом, чтобы увидеть изменение температуры хотя бы на один градус, нужно двигаться со скоростью, близкой к скорости света. До сих пор эти экстремальные скорости мешали ученым проверить теорию Унру. Теперь квантовый термометр можно построить с помощью современных технологий, подчеркивают ученые.
Работа команды имеет важные последствия для будущих исследований. Квантовый термометр можно использовать для измерения сверхнизких температур с точностью, недоступной для обычных устройств.
