Фізики у Відні «перемотали назад» стан одного фотона з точністю понад 95 %. Результат фактично повернув квантову систему в попередній момент часу — без спостереження за тим, що відбувалося між цими моментами. І все це відбулося не у зйомках науково-фантастичного фільму, а в звичайній лабораторії. Команда використала світло як тестовий об’єкт і зосередилася на найменшій можливій системі, що все ще несе інформацію. Квантове «перемотування» часу Дослідження очолював Філіп Вальтер з Віденського університету, чия група займається експериментальною квантовою оптикою та квантовою обробкою інформації. Об’єктом став квбіт — двоступенева квантова одиниця інформації, що може одночасно існувати у кількох станах, на відміну від класичних бітів, які бувають лише «0» або «1». Перемотування не означає буквального зворотного руху часу чи годинникових стрілок. Воно лише повертає внутрішній стан частинки до певного попереднього моменту її квантової еволюції. Процедура відбувається без безпосереднього вимірювання, що важливо: будь-яке спостереження може «зруйнувати» крихкий квантовий стан. Саме ця делікатність робить метод водночас елегантним і потужним. Як фізики «перемотали» час Експеримент базується на квантовому перемикачі — пристрої, який дозволяє двом операціям відбуватися в накладеному порядку. Саме залежність результату від послідовності дій є серцем квантової переваги. Вибравши операції, які не обмінюються просто місцями, команда створила інтерференцію шляхів, що взаємно гасять прямий розвиток системи.Ключовим математичним елементом є комутатор — міра того, наскільки дві операції «не домовляються» між собою. Якщо комутатор ненульовий, його можна використати, щоб повернути попередню зміну. Оскільки більшість етапів є зворотними та не створюють помилок, система зберігає свою узгодженість навіть після повторних дій. «Це був один із найскладніших експериментів, які ми коли-небудь будували для одного фотона», — сказав Вальтер. Коли стріла часу згинається У звичайному світі безлад зростає — це й визначає напрям часу. Але для окремих квантових систем ці статистичні обмеження послаблюються, і зворотні процеси стають можливими. Квантові правила дозволяють це, бо мікроскопічна динаміка оборотна, якщо контролювати всі необхідні умови. Команда не «дізнається», що сталося всередині системи — вона лише керує шляхами так, щоб їхня інтерференція знищувала небажані зміни. Як це працює в лабораторії Фотони спрямовували через оптичні волокна та інтерферометри для досягнення потрібних затримок. Електрооптичні перемикачі задавали шляхи руху кожного фотона, не розмиваючи його квантовий стан. Інформацію несли поляризаційні стани — орієнтації електричного поля фотона. Налаштовані хвильові пластини створювали необхідні комбінації операцій для інверсії часу. Інтерферометр об’єднував шляхи, щоб сигнали або підсилювали, або гасили одне одного — саме так усувався «рух уперед».Якість результату вимірювали фіделітетом, показником збігу станів. Високий фіделітет у багатьох тестах довів, що метод не є випадковим успіхом. Навіщо це потрібно Перемотування може стати інструментом для виправлення помилок у квантових процесорах. Воно дозволяє скасувати небажану дію на квбіт, навіть не знаючи її природи. Також метод придатний для створення точніших сенсорів і стабільніших квантових пам’ятей, які зберігають інформацію довше. Цікаво, що перемотування п’яти хвилин квантової еволюції займає приблизно п’ять хвилин реального часу — це робить процес практичним для застосування. Обмеження та подальші дослідження Поки що протокол працює лише з окремими фотонами й не масштабується до великих систем. «Перемотати» людину чи навіть молекулу — нереально. Втім, метод можна теоретично застосувати до будь-якої платформи, де можливо точно контролювати еволюцію — наприклад, у надпровідних квбітах або пастках з іонами. Наступні кроки включають інтегровану фотоніку для підвищення стабільності та дослідження систем із вищими вимірами. Це допоможе зрозуміти, наскільки далеко можна «повернути час» без втрати практичності. Дослідження опубліковане в журналі Optica.