Препринт из Кореи: фотонный «кубит времени» с двумя направлениями

Физик из Сеула утверждает, что опыт, поставленный несколько лет назад с другой целью, уже дал «кубит времени» — квантовую систему, которая эволюционирует сразу в двух противоположных направлениях. Тай Хён Юн из Корейского университета описывает это в препринте на arXiv, выложенном 20 октября; рецензию он пока не прошёл.

Этот кубит не путешествует назад во времени. По замыслу, это система, которая может развиваться в двух противоположных временных направлениях в суперпозиции — квантовом состоянии, где обе возможности существуют одновременно.

Идея «кубита времени»

Понятие пришло из препринта Якова Блоха из Тель-Авивского университета, выложенного на arXiv в ноябре 2025 года. В квантовой механике гамильтониан — это математическое описание, которое определяет, как состояние системы меняется от одного момента к другому. Блох предложил двухуровневое управляющее пространство, которое выбирает между двумя противоположными вариантами такой эволюции. Предложенная им проверка делит путь частицы надвое, прикладывает на каждом пути противоположные магнитные поля и затем соединяет пути вновь; интерференционная картина показала бы, как связаны две противоположные эволюции. Эта идея пока остаётся теоретической.

Что сделал Юн по-другому

Юн использовал вместо магнитных полей свет. В его схеме два кристаллических источника создают запутанные пары фотонов, а один фотон из каждой пары несёт однофотонный кубит. Метод называется интерферометрией на запутанных нелинейных бифотонных источниках (ENBS). Направление взаимодействия задаётся фазой света, которым создают фотоны: сдвиг фазы на половину цикла обращает ту часть взаимодействия, которой он управляет. Как описано в работе, само время вспять не идёт — в обратную сторону идёт математический процесс, стоящий за этим взаимодействием. Весь гамильтониан его метод не обращает.

Два противоположных направления ещё не делают кубит: нужна ещё и суперпозиция двух. Обычно при создании пары фотонов остаётся информация, по которой можно узнать, какой кристалл её породил, и это мешает когерентной суперпозиции. Когда оба кристалла получают свет от одного и того же когерентного лазера, информация об источнике подавляется, и две эволюции могут интерферировать. В итоге получается однофотонный кубит, в котором закодированы два пути и два противоположных направления эволюции.

Старые данные, новая теория

Нового эксперимента Юн не строил. Он заново проанализировал измерения, которые его группа собрала раньше, в том числе в опыте 2018 года: в них проявились зависимость от фазы и интерференция, которых требует его теория. Исходя из этого он утверждает, что установку можно понимать как реализацию однофотонного кубита времени. Поскольку старые данные используются для проверки новой теории, это не безупречная демонстрация, а доказательство принципа. Специальный эксперимент с более точным контролем квантовых состояний мог бы проверить весь набор операций, который предсказывает теория.

Юн указывает на возможное применение в отказоустойчивой временной квантовой коррекции ошибок, обработке высокоразмерных кудитов и настольном моделировании релятивистской динамики квантовых детекторов, но пока это лишь предложения. Новости науки и технологий — в разделе «Наука».