研究小组操控了超精确的原子钟，这些原子钟能捕捉铝和镱等单一离子，将其冷却至接近绝对零度的温度。通过用激光脉冲击打这些被捕捉的离子，他们迫使时钟进入量子状态，在这种状态下，单一均匀滴答速率的概念完全崩溃。一个处于量子叠加状态的单一时钟，能够体验到多个时间流逝的速率——它在同一时刻同时加速和减速。 这不仅仅是理论物理的抽象。其影响源于爱因斯坦相对论（该理论认为，时钟的滴答速率取决于速度和重力）与量子力学（该理论认为，粒子可以同时存在于多个状态）之间的结合。NIST研究人员此前曾展示，时速仅为10米的时钟在5700万年后将比静止时钟滞后1秒。现在想象一下，那个同样的时钟存在于不同速度的叠加状态中——它将同时经历多条时间线。 研究小组进一步操控量子真空本身，创造了物理学家所称的“压缩态”，在这些状态下，时钟的位置和速度展现出纯粹的量子行为。参与该项目的史蒂文斯大学博士候选人Gabriel Sorci解释说，原子钟变得如此敏感，以至于能够在近绝对零度的温度下探测到由于热振动造成的微小时间差异。但即使在具有零热能的理论基态下，量子波动仍会影响滴答速率。 史蒂文斯的理论物理助理教授Igor Pikovski在十多年前首次提出这个想法，但当时缺乏测试的技术。如今这一代原子钟和量子操控工具终于使实验验证成为可能。发布在《物理评论快报》上的理论框架提供了数学基础——接下来就是真正证明这些效应的艰难部分。 这项工作揭示了现实结构的深刻性质：时间并不是我们在日常生活中体验到的那种刚性、普遍的节拍器。在量子尺度上，时间变得像粒子的位置或动量一样模糊和概率性。这对经典物理学假设时间统一流动的概念构成挑战，取而代之的是一种量子图景，其中时间流动本身也变成了叠加和纠缠的主题。