EPFLの研究者らが、外部クロックを使わずに超高速量子イベントの持続時間を測定する方法を開発した。光電子放出中の電子スピン変化を解析することで、遷移時間は材料の原子構造によって大きく異なることがわかった。より単純な構造ほど遅延が長く、26から200アト秒を超える範囲である。
物理学者らは長年、量子スケールでの時間の測定に苦慮してきた。そこでは電子遷移などのイベントがアト秒（10^{-18}秒）で起こる。従来の方法は外部クロックに依存し、繊細な量子プロセスを妨げる可能性がある。EPFLのHugo Dil教授は、「中心的な問題は量子力学における時間の一般的な役割であり、特に量子遷移に関連する時間スケールである」と指摘する。/n/nこれに対処するため、Dilのチームは量子干渉技術を活用し、外部タイミング装置を一切使用しなかった。彼らはスピン・角度分解光電子分光法（SARPES）を用い、シンクロトロン光が材料中の電子を励起し、スピン情報を保持したまま電子を放出させる。このスピンは、光子吸収時の初期エネルギー状態から最終状態への遷移時間をエンコードする。/n/n筆頭著者のFei Guo氏は、「これらの実験は外部参照やクロックを必要とせず、電子の波動関数が光子吸収により初期状態から高エネルギー最終状態へ進化するのに必要な時間スケールを提供する」と説明する。/n/n研究者らは様々な原子幾何配置の材料をテストした：3次元銅、層状の二セレン化チタン（TiSe₂）と二テルライドチタン（TiTe₂）、鎖状の銅テルライド（CuTe）。銅では遷移時間が約26アト秒だった。層状材料では140～175アト秒の遅延を示し、CuTeでは200アト秒を超えた。これらの結果は、低対称構造が量子遷移を延長することを示す。/n/nDil氏はより広範な影響を強調する：「光電子放出における時間遅延を決定する要因を理解するための基本情報を提供するだけでなく、我々の実験結果は量子レベルでの時間を影響する要因についてのさらなる洞察を提供する。」/n/nこの研究はNewton誌（DOI: 10.1016/j.newton.2025.100374）に掲載され、Paul Scherrer Institutや東京大学などの機関の共同研究者らが参加した。この手法は将来の技術向けに精密な量子特性を持つ材料設計に役立つ可能性がある。