موجة الضوء ليست أبدًا مسطحة تمامًا: فهي تهتز باستمرار بفعل تموجات كمومية - وهي تقلبات أساسية تنبأت بها نظرية الكم. هذه النبضات شبه غير المرئية كانت موضوع دراسة للحائز على جائزة نوبل روي غلاوبر، الذي وضع أسس البصريات الكمومية - علم سلوك الضوء على المستوى المجهري. الآن، تعلم الفيزيائيون كيفية "تجميد" هذه التموجات لفحصها بالتفصيل. كيف؟ استخدموا التحليل الطيفي - طريقة لتحليل تفاعل الضوء مع المادة - مع ومضات تدوم أتوثانية (أجزاء من مليار من مليار الثانية). مثل هذا الومض القصير للغاية يطرد الإلكترونات من الذرات أسرع من أن تتحرك التموجات الكمومية. يصبح نمط انبعاث الإلكترونات بمثابة لقطة لحظية للارتعاش نفسه، مما يثبت حالته في شكل مجمد.
الطرق السابقة، المبنية على الفوتومتري - قياس شدة الضوء - فشلت مع الضوء الساطع بسبب ضجيج الطلقات. هذا هو التباين العشوائي في تدفق الفوتونات الذي ينشأ من الطبيعة الكمومية للضوء ويخفي التأثيرات الدقيقة. يتجاوز النهج الأتوثاني هذا العائق لأنه يعمل على مقاييس زمنية لا يتوفر فيها لضجيج الطلقات الوقت الكافي للظهور.
تتألق الطريقة بشكل خاص مع الضوء "المضغوط". هذه حالة خاصة حيث يتم إعادة توزيع عدم اليقين الكمومي - الضبابية الحتمية لخصائص الجسيمات - عن طريق تقليل الارتعاش في خاصية واحدة (مثل طور الموجة) على حساب زيادته في خاصية أخرى (مثل السعة). تخيل تموجًا على سطح الماء مضغوطًا بإصبع: تصبح الموجات أضيق من جانب ولكنها تتمدد من الجانب الآخر. هذا التشبيه، بالطبع، يبسط الصورة لكنه ينقل الجوهر جيدًا. الآن، يمكن للعلماء رؤية هذا الضغط مباشرة من خلال مراقبة الصورة المجمدة لانبعاث الإلكترونات.
يُستخدم الضوء المضغوط بالفعل في كاشفات موجات الجاذبية، مما يجعلها شديدة الحساسية: تقليل الارتعاش الكمومي في الطور يسمح بالتقاط تذبذبات الزمكان بدقة أكبر. سيعمل النهج الجديد على تبسيط استخدامه في أجهزة الكمبيوتر الكمومية والاتصالات، حيث تكون سرعة الضوء حاسمة وكل تفصيل في الحالات الكمومية مهم.
في الثانية الواحدة عدد من الأتوثانية يعادل عدد الثواني التي مضت من الانفجار العظيم حتى يومنا هذا.