這個微小的量子時鐘充滿了數十億的神秘能量。

傳統時鐘 從鐘擺到原子振盪器 它基於跟踪時間的不可逆過程。在量子水平上，這些過程極其微弱或根本不會發生。這使得可靠的計時變得更加複雜，量子傳感器和導航系統等設備依賴於精確的計時。這需要一個僅使用所需能量的內部時鐘。到目前為止，這些系統的熱力學行為尚未完全了解。

實時能源成本監控

研究人員的目標是確定在量子領域維持時間的真正熱力學負擔。並將測量產生的成本分開

為了探索這一點，他們創造了一個小時鐘。它使用單個電子在兩個納米級區域（稱為一對量子點）之間跳躍，每次跳躍都充當類似時鐘的滴答聲。然後，該團隊使用兩種不同的技術追踪這些蜱蟲。一種測量非常小的電流。另一種則使用無線電波來檢測系統中的細微變化。探測器以兩種方式改變量子事件。 （電子躍遷）是可以記錄的經典信息，即量子到經典的躍遷。

以數十億次衡量的能源驚喜

由時鐘本身（例如一對量子點）和測量裝置生成的熵計算組（耗散能量的量）。他們發現讀取量子時鐘所需的能量（例如，將時鐘的小信號轉換為可測量的信號）可能是時鐘所用能量的十億倍。這一結果挑戰了長期以來的信念，即量子物理學中的測量成本可以忽略不計。它還揭示了一些值得注意的事情：觀察導致不可逆轉。這就是給予我們前進的時間和方向。

這一發現推翻了人們通常的預期，即改進量子時鐘需要更好的量子組件。研究人員認為，未來的進展取決於設計更有效地收集數據的測量方法。

重新思考量子時鐘設計的效率。

主要作者、牛津大學工程系教授 Natalia Ares 表示：“在最小規模下運行的量子時鐘有望降低計時的能源成本。但我們的新實驗揭示了一個令人驚訝的轉折。但在量子時鐘中

研究人員表示，這種不對稱實際上可能具有優勢。測量過程中使用的額外能量可以提供有關手錶行為的更完整信息。這不僅僅是計算行數。但它也記錄著每一個微小的波動。這可能使得創建運行效率更高的高精度時鐘成為可能。

合著者 Vivek Wadhia（工程系博士生）表示：“我們的研究結果表明，時鐘膨脹和滴答聲產生的熵（在文獻中經常被忽視）是量子水平計時最重要和最基本的熱力學成本。下一步是了解納米級設備的效率控制原理，以便我們能夠設計出像大自然一樣更有效地計算和維護時間的自主設備。”

合著者弗洛里安·邁耶（維也納工業大學博士生）表示：“除了量子鐘之外，這項研究還提出了物理學中的深刻問題。包括為什麼時間朝一個方向流動。通過表明是測量——而不僅僅是滴答聲——推動時間前進，這些新發現在能量物理學和信息科學之間提供了強有力的聯繫。”

這項研究還涉及維也納工業大學和都柏林三一學院的研究人員。