Koreanisches Preprint: Photonen-«Zeit-Qubit» läuft in beide Richtungen
Ein Physiker in Seoul sagt, ein vor Jahren zu einem anderen Zweck durchgeführtes Experiment habe bereits ein «Zeit-Qubit» hervorgebracht: ein Quantensystem, das sich gleichzeitig in zwei entgegengesetzte Richtungen entwickelt. Tai Hyun Yoon von der Korea University beschreibt es in einem am 20. Oktober veröffentlichten arXiv-Preprint, der noch kein Peer-Review durchlaufen hat.
Das Qubit reist nicht in der Zeit zurück. Dem Konzept nach ist es ein System, das sich in Superposition in zwei entgegengesetzte zeitliche Richtungen entfalten kann, also in dem Quantenzustand, in dem beide Möglichkeiten gleichzeitig bestehen.
Die Idee hinter einem Zeit-Qubit
Die Idee stammt aus einem Preprint von Yakov Bloch von der Universität Tel Aviv, der im November 2025 auf arXiv hochgeladen wurde. In der Quantenmechanik ist ein Hamiltonoperator die mathematische Beschreibung, die bestimmt, wie sich der Zustand eines Systems von einem Moment zum nächsten verändert. Bloch schlug einen zweistufigen Kontrollraum vor, der zwischen zwei entgegengesetzten Versionen dieser Entwicklung wählt. Sein vorgeschlagener Test teilt den Weg eines Teilchens in zwei, legt entlang jedes Wegs gegenläufige Magnetfelder an und führt die Wege wieder zusammen; das Interferenzmuster würde zeigen, wie die beiden gegenläufigen Entwicklungen zusammenhängen. Diese Idee bleibt theoretisch.
Was Yoon anders machte
Yoon verwendete Licht statt Magnetfeldern. Sein Aufbau hat zwei Kristallquellen, die jeweils verschränkte Photonenpaare erzeugen, und je ein Photon jedes Paares trägt das Einzelphoton-Qubit. Die Methode heißt Interferometrie mit verschränkten nichtlinearen Biphotonenquellen (ENBS). Die Richtung der Wechselwirkung wird durch die Phase des Lichts festgelegt, mit dem die Photonen erzeugt werden: Eine Verschiebung der Phase um einen halben Zyklus kehrt den Teil der Wechselwirkung um, den er steuert. Wie die Arbeit es beschreibt, läuft nicht die Zeit selbst rückwärts; der mathematische Prozess hinter dieser Wechselwirkung läuft in die Gegenrichtung. Sein Verfahren kehrt nicht den gesamten Hamiltonoperator um.
Zwei entgegengesetzte Richtungen allein ergeben noch kein Qubit. Das System braucht außerdem eine Superposition beider. Normalerweise hinterlässt die Erzeugung eines Photonenpaars Informationen, die verraten könnten, welcher Kristall es erzeugt hat, was eine kohärente Superposition verhindern würde. Indem beide Kristalle mit Licht desselben kohärenten Lasers gespeist werden, wird die Welcher-Quelle-Information unterdrückt, und die beiden Entwicklungen können interferieren. Das Ergebnis ist ein Einzelphoton-Qubit, das zwei Wege und zwei entgegengesetzte Entwicklungsrichtungen kodiert.
Alte Daten, neue Theorie
Yoon baute kein neues Experiment auf. Er untersuchte Messungen erneut, die er und Kollegen zuvor gesammelt hatten, darunter ein Experiment von 2018, das das phasenabhängige Verhalten und die Interferenz gezeigt hatte, die seine Theorie verlangt. Auf dieser Grundlage argumentiert er, dass sich der Aufbau als Umsetzung eines Einzelphoton-Zeit-Qubits verstehen lässt. Weil alte Daten zur Prüfung einer neuen Theorie dienen, ist es keine perfekte Demonstration; es funktioniert als Machbarkeitsnachweis. Ein eigens angelegtes Experiment mit engerer Kontrolle der Quantenzustände könnte den vollen Satz an Operationen prüfen, den die Theorie vorhersagt.
Yoon verweist auf Anwendungen bei fehlertoleranter zeitlicher Quantenfehlerkorrektur, bei der Verarbeitung hochdimensionaler Qudits und bei Tischsimulationen der Dynamik relativistischer Quantendetektoren, doch das bleiben Vorschläge. Nachrichten aus Wissenschaft und Technik finden Sie in unserem Bereich Wissenschaft.