物理学家找到了一种测量电子难以捉摸的量子相位的方法。这可以使人们对光敏传感器或光生伏打中使用的重要现象有了新的更好的认识。就像时间的显微镜一样：今天的阿秒物理学方法使我们能够测量极短的时间间隔。借助短的激光脉冲，可以在十亿分之一秒的时间范围内(十亿分之一秒)研究物理过程。

例如，可以研究单个原子如何被电离以及电子如何离开原子。电子不仅表现为点状粒子，而且还具有重要的量子物理波特性：电子实际上是在极短的时间范围内和极小的长度范围内振荡的电子波。测量这种振荡的周期持续时间是一个巨大的挑战，但要确定其相位甚至更加困难：电子振荡所遵循的节拍到底是什么?如果电子可以两种不同的方式离子化，那么两个电子波都会完全一致地振荡，或者会有很小的时间延迟(即相移)?维也纳维也纳大学和中央佛罗里达大学克里奥学院的一个研究小组现在已经开发出一种测量这种电子波相位的方法。这可以使人们对光敏传感器或光生伏打中使用的重要现象有了新的更好的认识。

电子还是不同步？

“任何波都是由波峰和波谷组成的，并且波的相位会告诉我们它们位于空间和时间的哪个点上，”开发了新的测量方法的Stefan Donsa说，他致力于研究工作JoachimBurgdörfer教授(维也纳大学理论物理研究所)组成的小组。“如果两个量子波以某种方式重叠，一个波的每个波峰与另一个波的波峰相遇，则它们相加。但是如果将其中一个波稍微移动一点，使得一个波的波峰为与另一波的波谷重叠，它们也可以抵消。”因此，相移在量子物理学中起着非常重要的作用。

这类似于在音乐中找到正确的节奏：两个音乐家以相同的节奏演奏还不够。他们的节拍也必须在时间上准确重合，并且两者之间不得有任何相移。为此，您需要一个参考时钟，例如导体或节拍器。新开发的量子测量协议使用类似的方法：一个原子过程可作为另一原子过程的参考。

一两个光子

“在计算机模拟中，我们研究了被不同能量的激光脉冲电离的氦原子。” Iva Brezinova说。“氦原子可以吸收激光脉冲中的光子并发射电子。该电子具有特定的相，这是很难测量的。”

可以说，新开发的方法的窍门是添加第二个量子效应作为时钟-充当量子节拍器。在某些条件下，原子不仅可以吸收一个光子，还可以一次吸收两个光子。这种双重吸收导致相同的最终结果-电子以非常特殊的能量飞走。但是这次，该电子具有不同的相位，并且可以测量该差异。

复杂的测量方案

在阿秒物理学中，不可能简单地用相机创建量子物理系统的电影。相反，必须使用复杂的实验方案。当前正在使用各种这样的协议，但是到目前为止，它们还没有一个允许直接测量电子相。

维也纳团队现在已经开发了新协议，应该可以实现这一目标。Stefan Donsa解释说：“我们的新测量协议使我们能够通过组合非常特殊的激光脉冲将有关电子相的信息转换成其空间分布。”“通过使用正确类型的激光脉冲，可以直接从电子的角度分布中获得相位信息。”

新提议的实验方案现已发表在《物理评论快报》上。现在的实验是测试这种方法的局限性，以便了解使用新协议在实践中可以获得哪些量子力学信息。