量子躍遷的持續時間測量一直是物理學界的難題。瑞士洛桑聯邦理工學院的研究團隊近日取得突破，開發出一種無需外部時鐘的新方法，能夠精準捕捉這一轉瞬即逝的過程。實驗表明，材料的原子排列方式對量子躍遷速度起著決定性作用，結構對稱性越低，躍遷耗時越長。

量子世界中的事件往往在極短時間內完成。以電子吸收光子改變狀態為例，整個過程可能僅持續幾十阿秒——這個時間尺度短到連光都無法穿過一個病毒顆粒。盡管2023年諾貝爾物理學獎授予的阿秒光脈沖技術為觀測超快過程提供了工具，但傳統測量方法需要依賴外部時鐘信號，這可能干擾電子的原始行為，導致數據失真。

研究團隊采用量子干涉原理構建了新的測量體系。他們運用"自旋角分辨光電子能譜"技術，通過高強度激光激發材料中的電子躍遷至高能態，同時精確記錄電子的能量分布、運動方向和自旋狀態。這種設計巧妙地利用了量子系統自身的相位信息作為時間標尺，避免了外部時鐘的干擾。

實驗選取了三種具有不同原子排列的材料進行對比測試。在層狀結構的二硒化鈦和二碲化鈦中，量子躍遷持續時間被鎖定在140至175阿秒區間；而鏈狀結構的碲化銅則展現出超過200阿秒的躍遷時長。這種差異直接指向材料的幾何構型：原子排列的對稱性越低，電子躍遷需要克服的勢壘越高，導致過程耗時顯著增加。

這項突破為理解量子動力學提供了全新視角。傳統理論認為量子躍遷是瞬時完成的，但新實驗證實其存在可測量的時間延遲。研究同時開發出一種探測電子相互作用的新手段，通過分析躍遷時間與材料結構的關系，能夠深入解析復雜體系中電子的協同行為機制。這些發現為設計新型量子調控材料奠定了實驗基礎，特別是在需要精確操縱電子態的量子計算和超快光學器件領域具有潛在應用價值。