Препринт із Кореї: фотонний «кубіт часу» з двома напрямками
Фізик із Сеула стверджує, що дослід, поставлений кілька років тому з іншою метою, уже дав «кубіт часу» — квантову систему, яка еволюціонує одночасно у двох протилежних напрямках. Тай Хьон Юн із Корейського університету описує це в препринті на arXiv, оприлюдненому 20 жовтня; рецензування він поки не пройшов.
Цей кубіт не мандрує назад у часі. За задумом, це система, яка може розвиватися у двох протилежних часових напрямках у суперпозиції — квантовому стані, де обидві можливості існують водночас.
Ідея «кубіта часу»
Поняття прийшло з препринта Якова Блоха з Тель-Авівського університету, викладеного на arXiv у листопаді 2025 року. У квантовій механіці гамільтоніан — це математичний опис, який визначає, як стан системи змінюється від одного моменту до наступного. Блох запропонував дворівневий керувальний простір, який обирає між двома протилежними варіантами такої еволюції. Запропонована ним перевірка ділить шлях частинки надвоє, прикладає на кожному шляху протилежні магнітні поля, а тоді з’єднує шляхи знову; інтерференційна картина показала б, як пов’язані дві протилежні еволюції. Ця ідея поки залишається теоретичною.
Що Юн зробив інакше
Юн використав замість магнітних полів світло. У його схемі два кристалічні джерела створюють заплутані пари фотонів, а один фотон з кожної пари несе однофотонний кубіт. Метод називається інтерферометрією на заплутаних нелінійних біфотонних джерелах (ENBS). Напрямок взаємодії задається фазою світла, яким створюють фотони: зсув фази на пів циклу обертає ту частину взаємодії, якою він керує. Як описано в роботі, сам час назад не йде — у зворотний бік іде математичний процес, що стоїть за цією взаємодією. Весь гамільтоніан його метод не обертає.
Два протилежні напрямки ще не роблять кубіт: потрібна ще й суперпозиція двох. Зазвичай під час створення пари фотонів залишається інформація, за якою можна дізнатися, який кристал її породив, і це заважає когерентній суперпозиції. Коли обидва кристали отримують світло від одного й того самого когерентного лазера, інформація про джерело пригнічується, і дві еволюції можуть інтерферувати. У підсумку виходить однофотонний кубіт, у якому закодовано два шляхи й два протилежні напрямки еволюції.
Старі дані, нова теорія
Нового експерименту Юн не будував. Він заново проаналізував вимірювання, які його група зібрала раніше, зокрема в досліді 2018 року: у них проявилися залежність від фази та інтерференція, яких вимагає його теорія. Виходячи з цього, він стверджує, що установку можна розуміти як реалізацію однофотонного кубіта часу. Оскільки старі дані використовують для перевірки нової теорії, це не бездоганна демонстрація, а доказ принципу. Спеціальний експеримент із точнішим контролем квантових станів міг би перевірити весь набір операцій, який передбачає теорія.
Юн вказує на можливе застосування у відмовостійкій часовій квантовій корекції помилок, обробці високорозмірних кудитів і настільному моделюванні релятивістської динаміки квантових детекторів, але поки що це лише пропозиції. Новини науки й технологій — у розділі «Наука».