北京
在经典世界里，时间之箭只朝一个方向飞。但到了量子领域，经典物理失效，连时间的方向都可能被"调一调"。而一项新近浮出水面的研究提示，这种能力也许并不遥远——甚至可能已经被无意中做出来了。
韩国物理学家展示了一个量子比特，它的过程可以"倒着走"。更有意思的是，为了找到它，研究者不得不回到过去的数据里翻找。
韩国大学物理学家Tai Hyun Yoon在一篇新预印本中提出了他称为"量子真空种子单光子时间量子比特"的理论，并指出：他和同事在2018年为完全另一个目的所做的实验，其实已经无意中把这个东西演示出来了。
"时间量子比特"这个概念本身出现得并不久。它源自特拉维夫大学物理学家Yakov Bloch的一篇预印本，2025年11月上传至arXiv。
需要说清楚的是：它并不是一个能真的穿越回过去的量子比特。按Bloch的解释，它是一个可以同时朝两个相反时间方向演化的量子系统。
打个比方：想象一只钟，指针能同时顺时针和逆时针走。大致就是这个意思——只不过它并不是让时间本身倒流，而是让物理学家得以操控一个量子过程展开的方向。
Bloch曾提出，这可以通过实验检验：把一个量子粒子的路径一分为二，两条路径上施加方向相反的磁场，再把它们重新合到一起。它们重逢时的干涉图样，可以揭示这两种相反演化之间是如何关联的。
不过，这个设想目前仍稳稳停留在理论层面。就像被一分为二的量子粒子一样，Yoon把这个想法接了过来，朝另一个方向跑了下去。
他没有用磁场去反转一个自旋粒子的演化，而是转向了光。他的方法使用两个晶体源产生纠缠光子对，每对中的一个光子承载这个单光子量子比特。这项技术被称为纠缠非线性双光子源（ENBS）干涉测量。
特定量子相互作用的方向，则通过调节用于产生光子的光的相位来控制。
把相位调半个周期，就能反转这个量子相互作用——不是因为时间真的在倒流，而是因为支配这一相互作用的数学过程朝相反方向运行了。
在量子力学中，系统随时间的演化由一个叫哈密顿量的数学描述支配，它决定系统的量子态如何从一个时刻变到下一个时刻。把哈密顿量的符号反过来，系统就会像时间倒流一样演化，把它本来要经历的变化倒着走一遍。
Yoon的方法并没有反转整个哈密顿量，但确实反转了其中他所能控制的那部分相互作用。这让他得到两个方向相反的量子演化——相当于一只指针可以朝任一方向转动的量子钟。
但两个相反方向本身还不构成时间量子比特。那还需要额外的东西——叠加，也就是两个方向同时存在。
这正是共享激光变得重要的地方。通常，产生一对光子会留下信息，可能暴露它是哪个晶体产生的。这类信息会区分两条可能的路径，使它们无法形成量子比特所需的相干叠加。
但当两个晶体都由同一束相干激光供光时，这种区分信息可以被压制，从而让两种相反的量子演化发生干涉。
结果就是一个单光子量子比特，它编码的不只是两条不同路径，而是两个相反的量子演化方向。
Yoon并不需要设计并搭建一套全新实验来证明这条路可行。他转而求助于自己和同事此前已经做过的测量数据，其中包括2018年的那次实验。
那些实验已经展示了他的新理论框架所需的相位依赖行为和干涉现象。通过重新检视已经收集到的数据，Yoon表明，那套装置可以被理解为单光子时间量子比特的一种实现。
由于是用旧实验的数据去检验新理论，这算不上一次完美的演示。但作为概念验证，它提示：专门去追一追时间量子比特，可能有不少收获。
一个更专门、对量子态控制更严的实验，可以检验该理论预测的完整操作范围。
用Yoon自己的话说，大意是：把离散的ENBS时间量子比特通过受控的时间—频率位移，耦合到硬件原生的GKP玻色子网格态上，可为容错的时间量子纠错、高维量子dit处理以及相对论量子探测器动力学的桌面模拟，建立一条稳健路径。
这项研究尚未经过同行评审，可在arXiv上查阅。
回到最初那个问题：时间的方向在量子层面能不能被"调"？目前的答案是——不是时间倒流，而是演化的方向可以被数学地翻转，并且两个方向可以同时存在。至于这究竟能拿来做什么，还需要一个真正为它量身定制的实验来回答。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
