假想实验展示时间量子态——因果叠加

量子理论的基础之一就是粒子同时可以存在两种甚至更多的状态。最新发表在《自然.通信》（Nature Communications）期刊上的研究称，科学家证明时间也可以有量子态。

两个物体处于量子叠加态的示意图。

研究者之一美国史蒂文斯理工学院（Stevens Institute of Technology）的物理学家伊戈.皮科夫斯基（Igor Pikovski）说：“顺序性事件将变得也有量子特性。我们看到在量子时间序列中，事件的‘因’和‘果’没有明显的区别。”

这是首批对时间的量子特性进行研究的项目之一。正常的时间可以用箭头表示，或前进或后退；时间的量子态中因果可以同时以前进或后退的方向存在。

他们设计了一个假想的实验来证明，把原本两个看似矛盾的理论——量子力学和万有引力合并到一起。“我们想要了解：当把一个质量大到可以影响时间的物体置于量子态中会怎样？”澳大利亚昆士兰大学物理学家麦格达丽娜.基奇（Magdalena Zych）说。

爱因斯坦的万有引力理论认为，在巨大质量的物体附近，时间场慢了下来。

“如果两艘太空船受令在同一时刻互相开火，并躲闪对方的攻击。先开火的太空船就会摧毁另一艘。在爱因斯坦理论下，强大的敌人可能会利用万有引力定律，把一个大质量物体，比如一个星球，放到飞船的旁边使其时间慢下来。”

“由于时间被放慢，离大质量物体最远的飞船就能最早开火，摧毁另一艘。”

而量子力学说，任何物体都可以处在一种叠加状态。基奇说，如果敌方把星球置于量子叠加态，时间的量子态就出现了。

“这时事件发展的顺序就是一种全新的秩序，任何一方都既不是先开火或后开火，而是处于量子态，即既是先开火也是后开火。”

研究者称，在量子计算机时代，利用时间的量子态运算可能会比固定顺序态的计算机快。

昆士兰大学研究员费波.科斯塔（Fabio Costa）说：“我们现在朝量子计算机方向研究，简单来说，运行任务可以穿越时间轴，将比固定顺序运算的计算机更有效率。”