Các nhà khoa học tại King's College London đã phát triển một phương pháp đột phá để đo lường thời gian bằng cách sử dụng các phương trình toán học mới, biến các chuỗi sự kiện ngẫu nhiên thành cơ chế đo thời gian cực kỳ chính xác.
Khác với các đồng hồ truyền thống dựa vào chuyển động tuần hoàn ổn định, nghiên cứu này chứng minh rằng ngay cả các quy trình ngẫu nhiên (stochastic processes) cũng có thể hoạt động như những bộ đếm thời gian đáng tin cậy. Khám phá này tập trung vào việc thiết lập các giới hạn toán học chặt chẽ cho độ chính xác mà một chiếc đồng hồ được xây dựng từ các sự kiện Markovian có thể đạt được, đại diện cho giới hạn cổ điển tuyệt đối về độ chính xác khi dựa vào các quy trình ngẫu nhiên không có trí nhớ.
Tiến sĩ Mark Mitchison, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết động lực là chắt lọc những thành phần cốt yếu cần thiết để xây dựng một chiếc đồng hồ trong mọi hoàn cảnh. Bằng cách đếm các sự kiện ngẫu nhiên, không đều nhau, người ta có thể tạo ra chiếc đồng hồ cổ điển tốt nhất có thể. Những hiểu biết này có ứng dụng tiềm năng trong việc hiểu cách các hệ thống sinh học điều phối các chức năng có trật tự giữa môi trường nhiễu loạn, ví dụ như cách các protein vận động chuyển đổi các dao động nhiệt hỗn loạn thành các chuyển động định hướng có quy luật cao.
Công trình này cũng cung cấp một khuôn khổ lý thuyết giải thích tại sao đồng hồ cổ điển không thể cạnh tranh với các đối tác lượng tử như đồng hồ nguyên tử, vốn có khả năng vượt qua các giới hạn chính xác do vật lý cổ điển đặt ra. Sự kết hợp giữa toán học trừu tượng, vật lý cổ điển và lý thuyết lượng tử này làm sống lại quan niệm của chúng ta về thời gian và nắm giữ tiềm năng biến đổi cho các công nghệ phụ thuộc vào phép đo thời gian chính xác.
Các nhà nghiên cứu hy vọng công trình của họ sẽ thúc đẩy những hiểu biết mới về những bí ẩn sâu sắc của vật lý, chẳng hạn như dòng chảy thời gian một chiều. Bằng cách đo lường chặt chẽ hiệu suất đo thời gian và so sánh nó với các giới hạn cổ điển, các nhà nghiên cứu có thể phát hiện ra "dấu ấn" của hành vi lượng tử.