孿生悖論的量子力學變體圖示物理學的基本挑戰之一是愛因斯坦的相對論和量子力學的調和。對現代物理學的這兩大支柱提出批判性質疑的必要性來自於宇宙中的極高能量事件。到目前為止，只能一次用一種理論來解釋這些事件，而不能同時用兩種理論來解釋。因此，世界各地的研究人員都在尋找偏離量子力學和相對論定律的理論，這可能會為物理學帶來一個新的領域。
在最近的一篇文章中，來自萊布尼茲大學漢諾瓦分校和烏爾姆大學的科學家們討論了愛因斯坦相對論中的孿生悖論。這個思維實驗圍繞著一對雙胞胎展開：雙胞胎兄弟一個進入太空，另一個留在地球上。因此，在一段時間內，這對雙胞胎在太空中以不同的軌道運行。當這對雙胞胎再次見面時，結果是相當驚人的，在外太空旅行的那個人比他在地球的哥哥年輕得多。愛因斯坦對時間膨脹的描述解釋了這一現象：不同的速度和不同的應力場，時間流逝的快慢是不同的。
在《科學進展》雜誌上發表的論文中，作者假設了雙胞胎悖論的一個量子力學變體，即只有一個雙胞胎。由於量子力學的疊加原理，雙生子可以同時沿著兩條路徑移動。在研究人員的思維實驗中，雙胞胎以原子鐘為代表。這種時鐘利用原子的量子特性來精確測量時間。因此，原子鐘本身是一個量子力學物體，由於疊加原理，它可以同時在兩條路徑上穿越時空。「我們和漢諾瓦的同事一起，研究了如何在實驗中實現這種情況。」烏爾姆量子物理研究所的研究助理恩諾·吉斯博士解釋說。為此，研究人員在量子物理模型的基礎上開發了一套實驗裝置。
帶磁屏蔽的原子幹涉儀目前正在漢諾瓦萊布尼茨大學建造的一座10米高的原子幹涉儀，這一設備在他們的理論中起著關鍵作用。在這個原子幹涉儀中，利用諸如原子鐘之類的量子物體，研究人員可以測試相對論效應，包括孿生佯謬中描述的時間膨脹。「在實驗中，我們將把一個原子鐘送入幹涉儀。關鍵的問題是：在實驗之後，在什麼條件下可以測量時差，畢竟在實驗期間時鐘是同時在兩個軌道上運行的。」研究人員解釋道。
在這個模型的幫助下，科學家可以描述一個「滴答」的原子鐘，它在空間疊加中沿著兩條路徑同時移動。此外，他們還建造了原子幹涉儀，可以測量特殊相對論時間膨脹對原子鐘的影響。基於他們的理論考慮，研究人員已經可以假設單個原子鐘的行為與孿生悖論中預測的一樣：相對論和量子力學在這種情況下確實是可以調和的。